На скорости 90 км/ч автомобиль развивает мощность 30 кВт, при этом расход топлива составляет 8 л бензина на 100 км пути. Температура газа в цилиндре двигателя равна 1250 К, а температура отработанного газа – 450 К. Определите, на сколько процентов КПД двигателя автомобиля меньше КПД идеальной тепловой машины.
На скорости 90 км/ч автомобиль развивает мощность 30 кВт, при этом расход топлива составляет 8 л бензина на 100 км пути. Температура газа в цилиндре двигателя равна 1250 К, а температура отработанного газа – 450 К. Определите, на сколько процентов КПД двигателя автомобиля меньше КПД идеальной тепловой машины.
Похожие вопросы
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Для решения задачи нам необходимо найти КПД двигателя автомобиля и КПД идеальной тепловой машины.
Для начала найдем КПД двигателя автомобиля. Для этого воспользуемся формулой:
η = Pout / Pin
где Pout - полезная мощность, а Pin - затраченная мощность. Полезная мощность равна мощности двигателя, т.е. 30 кВт. Затраченная мощность можно найти, умножив расход топлива на теплоту сгорания бензина (Q = 44 МДж/кг). Итак, затраченная мощность:
Pin = (8 л/100 км) (0.74 кг/л) (44 МДж/кг) = 25.856 кВт
Теперь можем найти КПД двигателя:
η = 30 кВт / 25.856 кВт ≈ 1.16
Далее найдем КПД идеальной тепловой машины. Для этого воспользуемся формулой Карно:
ηk = 1 - Tc / Th
где Tc - температура окружающей среды, Th - температура нагревательного элемента. Для КПД идеальной машины примем температуру окружающей среды равной 300 К, а температуру нагревательного элемента примем равной средней температуре газа в цилиндре и отработанного газа, т.е. (1250 + 450) / 2 = 850 К.
Итак, КПД идеальной тепловой машины:
ηk = 1 - 300 К / 850 К ≈ 0.65
Теперь найдем разницу в процентах:
Δη = (0.65 - 1.16) / 1.16 * 100% ≈ -43.97%
Итак, КПД двигателя автомобиля меньше КПД идеальной тепловой машины на примерно 43.97%.