Номер 26.6, страница 60 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 26.6, страница 60.

Условие.

Задание 26.6. Представьте в виде диаграммы значения КПД тепловых двигателей трактора, снегохода и мотоцикла, полученные при решении задач 26.3—26.5.

Решение.

Для представления значений КПД (коэффициента полезного действия) в виде диаграммы, необходимо сначала рассчитать эти значения для каждого теплового двигателя, используя условия соответствующих задач (26.3, 26.4, 26.5). В расчетах используются справочные значения удельной теплоты сгорания топлива.

КПД двигателя трактора (КПДт)

Расчет производится по данным из задачи 26.3: двигатель трактора для выполнения работы $1,92 \cdot 10^8$ Дж израсходовал 15 кг дизельного топлива.

Дано:

Полезная работа, $A_п = 1,92 \cdot 10^8$ Дж
Масса топлива, $m_т = 15$ кг
Удельная теплота сгорания дизельного топлива, $q_д = 4,2 \cdot 10^7$ Дж/кг

Найти:

КПД трактора, $\eta_т$

Решение:

1. КПД теплового двигателя – это отношение полезной работы к общему количеству теплоты, выделившейся при сгорании топлива:$\eta = \frac{A_п}{Q_з} \cdot 100\%$
2. Рассчитаем количество теплоты ($Q_з$), полученное от сжигания дизельного топлива:$Q_з = q_д \cdot m_т$
$Q_з = 4,2 \cdot 10^7 \text{ Дж/кг} \cdot 15 \text{ кг} = 6,3 \cdot 10^8$ Дж.
3. Теперь можем вычислить КПД двигателя трактора:$\eta_т = \frac{1,92 \cdot 10^8 \text{ Дж}}{6,3 \cdot 10^8 \text{ Дж}} \cdot 100\% \approx 0,3047 \cdot 100\% \approx 30\%$.

Ответ: КПД двигателя трактора составляет примерно 30%.

КПД двигателя снегохода (КПДс)

Расчет производится по данным из задачи 26.4: двигатель снегохода мощностью 10 кВт расходует 8 кг бензина за 1 час работы.

Дано:

Мощность, $P = 10$ кВт
Время, $t = 1$ ч
Масса топлива, $m_с = 8$ кг
Удельная теплота сгорания бензина, $q_б = 4,6 \cdot 10^7$ Дж/кг

$P = 10 \text{ кВт} = 10000$ Вт
$t = 1 \text{ ч} = 3600$ с

Найти:

КПД снегохода, $\eta_с$

Решение:

1. Найдем полезную работу, совершенную двигателем снегохода:$A_п = P \cdot t$
$A_п = 10000 \text{ Вт} \cdot 3600 \text{ с} = 36 \cdot 10^6 \text{ Дж} = 3,6 \cdot 10^7$ Дж.
2. Рассчитаем количество теплоты ($Q_з$), полученное от сжигания бензина:$Q_з = q_б \cdot m_с$
$Q_з = 4,6 \cdot 10^7 \text{ Дж/кг} \cdot 8 \text{ кг} = 36,8 \cdot 10^7 \text{ Дж} = 3,68 \cdot 10^8$ Дж.
3. Вычислим КПД двигателя снегохода:$\eta_с = \frac{A_п}{Q_з} \cdot 100\% = \frac{3,6 \cdot 10^7 \text{ Дж}}{3,68 \cdot 10^8 \text{ Дж}} \cdot 100\% \approx 0,0978 \cdot 100\% \approx 10\%$.

Ответ: КПД двигателя снегохода составляет примерно 10%.

КПД двигателя мотоцикла (КПДм)

Расчет производится по данным из задачи 26.5: на прохождение 110 км пути мотоциклист израсходовал 4 л бензина при средней силе сопротивления движению 230 Н.

Дано:

Расстояние, $S = 110$ км
Объем топлива, $V = 4$ л
Сила тяги (равна силе сопротивления), $F = 230$ Н
Плотность бензина, $\rho_б = 710$ кг/м³
Удельная теплота сгорания бензина, $q_б = 4,6 \cdot 10^7$ Дж/кг

$S = 110 \text{ км} = 110000$ м
$V = 4 \text{ л} = 0,004$ м³

Найти:

КПД мотоцикла, $\eta_м$

Решение:

1. Найдем полезную работу, совершенную двигателем мотоцикла для преодоления сопротивления:$A_п = F \cdot S$
$A_п = 230 \text{ Н} \cdot 110000 \text{ м} = 25300000 \text{ Дж} = 2,53 \cdot 10^7$ Дж.
2. Найдем массу израсходованного бензина:$m_м = \rho_б \cdot V$
$m_м = 710 \text{ кг/м³} \cdot 0,004 \text{ м³} = 2,84$ кг.
3. Рассчитаем количество теплоты ($Q_з$), полученное от сжигания бензина:$Q_з = q_б \cdot m_м$
$Q_з = 4,6 \cdot 10^7 \text{ Дж/кг} \cdot 2,84 \text{ кг} \approx 1,3064 \cdot 10^8$ Дж.
4. Вычислим КПД двигателя мотоцикла:$\eta_м = \frac{A_п}{Q_з} \cdot 100\% = \frac{2,53 \cdot 10^7 \text{ Дж}}{1,3064 \cdot 10^8 \text{ Дж}} \cdot 100\% \approx 0,1936 \cdot 100\% \approx 19,4\%$.
Для удобства построения диаграммы на заданной сетке округлим результат до 20%.

Ответ: КПД двигателя мотоцикла составляет примерно 20%.

Построение диаграммы

Используя вычисленные значения, строим столбчатую диаграмму. Высота каждого столбца на диаграмме соответствует значению КПД соответствующего двигателя.

Ответ: Для представления значений КПД в виде диаграммы необходимо закрасить столбцы до следующих уровней: столбец «КПДт» закрашивается до отметки 30%; столбец «КПДс» закрашивается до отметки 10%; столбец «КПДм» закрашивается до отметки 20%.