Động cơ nhiệt

Ta có:

+ Thể tích \({V_1} = Sh = 50.30 = 1500c{m^3}\)

+ Quá trình đẳng áp:

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \dfrac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {V_2} = \dfrac{{{V_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{1500.\left( {32 + 150 + 273} \right)}}{{\left( {32 + 273} \right)}} = 2237,7c{m^3}\end{array}\)

+ Công do khí thực hiện: \(A = p\left( {{V_2} - {V_1}} \right) = {10^6}\left( {2237,7 - 1500} \right){.10^{ - 6}} = 737,7J\)

Ta có: Hiệu suất của động cơ nhiệt:

\(H = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{\left( {127 + 273} \right) - \left( {27 + 273} \right)}}{{127 + 273}} = 0,25 = 25\% \)

Ta có:

+ Thể tích \({V_1} = Sh = 200.30 = 6000c{m^3}\)

+ Quá trình đẳng áp: \( \to \dfrac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \to {V_2} = \dfrac{{{V_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{6000.\left( {27 + 150 + 273} \right)}}{{\left( {27 + 273} \right)}} = 9000c{m^3}\)

+ Công do khí thực hiện: \(A = p\left( {{V_2} - {V_1}} \right) = {10^6}\left( {9000 - 6000} \right){.10^{ - 6}} = 3000J\)

Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà không phải là động cơ nhiệt

Hiệu suất cho biết có bao nhiêu phần trăm nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích

Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy (nội năng) được chuyển hóa thành cơ năng.

Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay bao gồm những động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu.

Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm:

- Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng

- Bộ phận phát động (tác nhân và các thiết bị phát động)

- Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do các tác nhân tỏa ra (ống xả)

A - sai vì: Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng

B- đúng

C - sai vì: Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do các tác nhân tỏa ra (ống xả)

D - sai vì: Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm: nguồn nóng, bộ phận phát động, nguồn lạnh

Hiệu suất của động cơ nhiệt: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}}\)

Hiệu suất của động cơ nhiệt lí tưởng: \(H = \frac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\)

Ta có: Hiệu suất của động cơ nhiệt:

\(H = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{\left( {127 + 273} \right) - \left( {27 + 273} \right)}}{{127 + 273}} = 0,25 = 25\% \)

Ta có; \(H = \frac{A}{{{Q_1}}} \to A = H{Q_1} = 2400.0,25 = 600J\)

Ta có :  \(A = {Q_1} - {Q_2}\)

Ta suy ra, nhiệt lượng truyền cho nguồn lạnh: \({Q_2} = {Q_1} - A = 2400 - 600 = 1800J\)

Theo đề bài ta có: \({Q_2} = 0,8{Q_1}\)

Mặt khác:

\(\begin{array}{l}H = \dfrac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\\ \to \dfrac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = 0,8\\ \to {T_1} = \dfrac{{{T_2}}}{{0,8}} = \dfrac{{\left( {30 + 273} \right)}}{{0,8}} = 378,75K\end{array}\)

+ Nhiệt lượng \({Q_1} = Lm = {3,6.10^7}.10 = {3,6.10^8}J\)

+ Công: \(A = Pt = {10.10^3}.\left( {60.60} \right) = {0,36.10^8}J\) 

+ Hiệu suất thực của máy: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}} = \frac{{{{0,36.10}^8}}}{{{{3,6.10}^8}}} = 0,1 = 10\% \)

+ Hiệu suất của động cơ nhiệt lí tưởng:

\(H = \frac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{\left( {227 + 273} \right) - \left( {100 + 273} \right)}}{{227 + 273}} = 0,254 = 25,4\% \)

Ta có:

+ Thể tích \({V_1} = Sh = 200.30 = 6000c{m^3}\)

+ Quá trình đẳng áp: \( \to \frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \to {V_2} = \frac{{{V_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{6000.\left( {27 + 150 + 273} \right)}}{{\left( {27 + 273} \right)}} = 9000c{m^3}\)

+ Công do khí thực hiện: \(A = p\left( {{V_2} - {V_1}} \right) = {10^6}\left( {9000 - 6000} \right){.10^{ - 6}} = 3000J\)

Ta có:

+ Khi cháy \(10\% \) nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí => \({Q_1} = 0,1Lm = {0,1.4,8.10^7}{.5.10^{ - 3}} = 24000J\)

+ Hiệu suất: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}} = \frac{{3000}}{{24000}} = 0,125 = 12,5\% \)

Ta có:

+ Quá trình \(1 \to 2\) : đẳng tích:

Theo định luật Sáclơ, ta có: \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \to {T_2} = \frac{{{p_1}}}{{{p_2}}}{T_1} = 4{T_1}\)

\({A_{12}} = 0 \to {Q_{12}} = \Delta {U_{12}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_2} - {T_1}} \right) = 4,5.\frac{m}{M}R{T_1}\) 

Nhận thấy: \({Q_{12}} > 0 \to \) khí nhận nhiệt bằng \({Q_{12}}\)

+ Quá trình \(2 \to 3\) : đẳng áp

Ta có: \(\frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{V_3}}}{{{T_3}}} \to {T_3} = \frac{{{V_3}}}{{{V_2}}}{T_2} = 4{T_2} = 16{T_1}\)

\({A_{23}} = {p_2}\left( {{V_3} - {V_2}} \right) = 4{p_0}\left( {4{V_0} - {V_0}} \right) = 12{p_0}{V_0} = 12\frac{m}{M}R{T_1}\)

Nhiệt lượng mà khí nhận được: \({Q_{23}} = \Delta {U_{23}} + {A_{23}} = 30\frac{m}{M}R{T_1}\)

+ Quá trình \(3 \to 4\): đẳng tích:

Ta có: \(\frac{{{p_3}}}{{{T_3}}} = \frac{{{p_4}}}{{{T_4}}} \to {T_4} = \frac{{{p_4}}}{{{p_3}}}{T_3} = \frac{{{T_3}}}{4} = 4{T_1}\)

\({A_{34}} = 0 \to {Q_{34}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_4} - {T_3}} \right) =  - 18\frac{m}{M}R{T_1}\)

\({Q_{34}} < 0 \to \) khí tỏa nhiệt bằng \(\left| {{Q_{34}}} \right|\)

+ Quá trình \(4 \to 1\): đẳng áp:

\({A_{41}} = {p_1}\left( {{V_1} - {V_4}} \right) = {p_0}\left( {{V_0} - 4{V_0}} \right) =  - 3{p_0}{V_0} =  - 3\frac{m}{M}R{T_1}\)

\(\Delta {U_{41}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_1} - {T_4}} \right) =  - 4,5\frac{m}{M}R{T_1}\)

\({Q_{41}} = {A_{41}} + {Q_{41}} =  - 7,5\frac{m}{M}R{T_1}\)

\({Q_{41}} < 0 \to \) khí tỏa nhiệt bằng \(\left| {{Q_{41}}} \right|\)

- Tổng nhiệt lượng khí nhận trong một chu trình: \({Q_1} = {Q_{12}} + {Q_{23}} = 34,5\frac{m}{M}R{T_1}\)

- Tổng nhiệt lượng khí tỏa ra trong một chu trình: \({Q_2} = \left| {{Q_{34}}} \right| + \left| {{Q_{41}}} \right| = 25,5\frac{m}{M}R{T_1}\)

+ Hiệu suất của động cơ:

\(H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{{34,5 - 25,5}}{{34,5}} \approx 0,26 = 26\% \)

Nhiệt độ của nguồn nóng: \({T_1} = 550 + 273 = 823K\)

Nhiệt độ của nguồn lạnh: \({T_2} = 20 + 273 = 298K\)

Hiệu suất của động cơ: \(H = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{823 - 298}}{{823}} = 0,64 = 64\% \)

Mặt khác: \(H = \dfrac{{\left| A \right|}}{{{Q_n}}}\)

→ Công động cơ thực hiện:

\(\left| A \right| = H.{Q_n} = 0,{64.5.10^6} = 3,{2.10^6}J\)