В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при расширении газа температура уменьшилась в 3 раза

Обновлено: 01.05.2024

Моделируется изобарный процесс, т. е. процесс квазистатического расширения или сжатия идеального газа при постоянном давлении . Давление газа можно выбирать. Приводится график зависимости для изобарного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты , полученной газом, произведенная работа и изменение его внутренней энергии.

Обратите внимание, что при изобарном расширении температура газа растет, его внутренняя энергия увеличивается, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии температура и внутренняя энергия уменьшаются, работа газа отрицательна. При расширении газ поглощает тепло, а при сжатии – отдает окружающим телам.

В ходе изобарного процесса объем идеального газа и его температура увеличились в . Как изменилось давление газа?

При изобарном процессе объем идеального газа уменьшился в . Как изменилась температура газа?

При изобарном процессе объем идеального газа вначале увеличился в , а затем уменьшился в . Как изменилась температура газа по сравнению с первоначальной?

Идеальный газ при постоянном давлении нагревают от до . Как изменится объем газа?

В баллоне объемом находится один моль идеального газа при температуре . Определите давление газа в килопаскалях.
Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

В ходе изобарного процесса объем идеального газа увеличился в . Найдите конечную температуру газа, если его начальная температура составляла .
Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

В процессе изобарного нагревания газа его объем увеличился в . На сколько градусов нагрели газ, если его начальная температура составляла ?
Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

На сколько градусов необходимо охладить один моль идеального газа при постоянном давлении, чтобы его объем уменьшился с до , если первоначальная температура газа составляла ?
Ответ округлите до целых. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

При изобарном процессе объем газа увеличился в , а температура изменилась на . Определите конечную температуру газа.
Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

1. Как изменяется внутренняя энергия пара или газа при расширении? Изменение какой физической величины свидетельствует об этом?

а) Уменьшается; массы.
б) Увеличивается; температуры.
в) Уменьшается; температуры.
г) Увеличивается; мощности.

2. Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается во внутреннюю энергию газа или пара, а затем в механическую энергию, называют.

а) . гидравлическими машинами.
б) . тепловыми двигателями.
в) . простыми механизмами.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

а) Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.
б) У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.
в) Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

а) Впуск, расширение, воспламенение, рабочий ход.
б) Впуск, сжатие, воспламенение, выпуск.
в) Впуск, воспламенение, рабочий ход, выпуск.
г) Впуск, Сжатие, рабочий ход, выпуск.

5. Зачем для работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

а) Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания.
б) Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.
в) Чтобы, получив энергию во время рабочего хода и вращаясь затем по инерции, маховик поворачивал вал двигателя для осуществления других тактов цикла его работы.

6. Паровая (газовая) турбина — вид теплового двигателя.

а) . приводимого в движение струями пара (газа), Давящими иа лопатки дисков, находящихся на его валу.
б) . отличающегося от двигателя внутреннего сгорания тем, что может работать на любом топливе.
в) . без поршня и системы зажигания топлива.
г) . для которого характерны все пункты а, б, в.

7. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

а) Рабочего тела — пара или газа.
б) Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.
в) Отвода отработанного пара или газа.
г) Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

8. Какая физическая величина характеризует экономичность двигателя?

а) Произведенная двигателем механическая работа.
б) Его мощность.
в) Коэффициент полезного действия двигателя.
г) Количество теплоты, полученное при сгорании топлива.

9. Коэффициент полезного действия — это физическая величина, равная.

а) . совершенной двигателем полезной работе.
б) .. .отношению произведенной двигателем полезной рабоггы к полученной от нагревателя энергии.
в) . количеству теплоты, выделенной при сгорании топлива.

10. По каким формулам находят коэффициент полезного действия теплового двигателя?

11. Определите КПД двигателя внутреннего сгорания, который производит 46 • 106 Дж полезной работы, затрачивая 3 кг бензина.

12.* Сколько дров придется сжечь в топке парового котла, чтобы турбина, коэффициент полезного действия которой 32%, произвела 3,2 • 108 Дж полезной работы?

67. Азот, находившийся при температуре 400 К, подвергли адиабатическому расширению, в результате которого его объем увеличился в n = 5 раз, а внутренняя энергия уменьшилась на 4 кДж. Определите массу азота.

68. Двухатомный идеальный газ занимает объем V₁ = 1 л и находится под давлением p₁ = 0,1 МПа. После адиабатического сжатия газ занимает объем V₂ и создает давление p₂. В результате последующего изохорического процесса газ охлаждается до первоначальной температуры, а его давление p₃ = 0,2 МПа. Определите: 1) объем V₂ ; 2) давление p₂. Начертите график этих процессов.

69. Кислород, занимающий при давлении p₁ = 1 МПа объем V₁ = 5 л, расширяется в n = 3 раза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом в случае: 1) изобарного; 2) изотермического; 3) адиабатического процессов.

70. Кислород массой 10 г, находящийся при температуре 370 К, подвергли адиабатному расширению, в результате которого его давление уменьшилось в n= 4 раза. В результате последующего изотермического процесса газ сжимается до первоначального давления. Определите: 1) температуру газа в конце процесса; 2) количество теплоты, отданное газом; 3) приращение внутренней энергии газа; 4) работу, совершенную газом.

71. Идеальный двухатомный газ, занимающий объем V₁ = 2 л, подвергли адиабатному расширению. При этом его объем возрос в 5раз. Затем газ подвергли изобарному сжатию до начального объема В результате изохорного нагревания он был возвращен в первоначальное состояние. Постройте график цикла и определите термический КПД цикла.

72. Идеальный двухатомный газ (ν=3 моль), занимающий объем V₁ = 5 л и находящийся под давлением p₁ = 1 МПа, подвергли изохорному нагреванию до Т₂ = 500 К. После этого газ подвергли изотермическому расширению до начального давления, а затем он в результате изобарического сжатия был возвращен в первоначальное состояние. Постройте график цикла и определите термический КПД цикла.

73. Рабочее тело – идеальный газ – совершает в тепловом двигателе цикл, состоящий из последовательных изобарического, адиабатического и изотермического процессов. В результате изобарного процесса газ нагревается от Т₁ = 300 К до Т₂ = 600 К. Определите термический КПД теплового двигателя.

74. Азот массой 500 г, находящийся под давлением p₁ = 1 МПа при температуре t₁ = 127 °С, подвергли изотермическому расширению, в результате которого давление газа уменьшилось в n = 3 раза. После этого газ подвергли адиабатному сжатию до начального давления, а затем он был изобарно сжат до начального объема. Постройте график цикла и определите работу, совершенную газом за цикл.

75. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 70% количества теплоты, полученного от нагревателя, отдает холодильнику. Количество теплоты, получаемое от нагревателя, равно 5 кДж. Определите: 1) термический КПД цикла; 2) работу, совершенную при полном цикле.

76. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определите: 1) термический КПД цикла; 2) отношение температур нагревателя и холодильника.

77. Идеальный газ совершает цикл Карно, термический КПД которого равен 0,4. Определите работу изотермического сжатия газа, если работа изотермического расширения составляет 400 Дж.

78. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя Т₁ = 500 К, холодильника Т₂ = 300 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж. Определите: 1) КПД цикла; 2) количество теплоты и отданное газом при изотермическом сжатии холодильнику.

79. Многоатомный идеальный газ совершает цикл Карно, при этом в процессе адиабатного расширения объем газа увеличивается в n = 4 раза. Определите КПД цикла.

80. Во сколько раз необходимо увеличить объем (ν = 5 моль) идеального газа при изотермическом расширении, если его энтропия увеличилась на ΔS = 57,6 Дж/К?

81. При нагревании двухатомного идеального газа (ν = 2 моль) его термодинамическая температура увеличилась в n = 2 раза. Определите изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорно; 2) изобарно.

82. Идеальный газ (ν = 2 моль) сначала изобарно нагрели, так что объем газа увеличился в n = 2 раза, а затем изохорно охладили, так что давление его уменьшилось в n = 2 раза. Определите приращение энтропии в ходе указанных процессов.

83. Азот массой 28 г адиабатно расширили в n = 2 раза, а затем изобарно сжали до начального объема. Определите изменение энтропии газа в ходе указанных процессов.

Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами - загрузи их здесь!

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Двигатели внутреннего сгорания Наддув двигателей внутреннего сгорания Температура конца расширения в цилиндре и средняя температура выпускных газов

Для расчета мощности турбины необходимо знать температуру выпускных газов на входе в нее. Выпуск газов из цилиндра является сложным газодинамическим процессом, при котором давление, температура и скорость газов в трубопроводе непрерывно изменяются. При шаговом расчете кругового процесса масса и температура газов, поступающих в выпускной трубопровод, рассчитываются для каждого шага, причем посредством интегрирования может быть найдена средняя температура выпускного газа. Рассмотрим теперь этот процесс в предположении, что давление в выпускном трубопроводе остается постоянным и что в конце хода выталкивания во всем выпускном коллекторе температура одинакова. Выпускные газы расширяются от давления, соответствующего точке 5ц, до давления р₃ перед турбиной (рис. 7.1).

Температура газов после перемешивания Т₃ (средняя температура), которую они имеют после окончания процесса выталкивания, будет ниже, чем температура газов в конце расширения в цилиндре, но, под действием преобразования энергии завихрения потока, выше, чем температура изоэнтропийного расширения, начинающегося в точке 5ц.

С целью упрощения состояние, соответствующее концу расширения в цилиндре (5 ц), в последующем будем обозначать только индексом ц (цилиндр). В случае совершенного двигателя (при отсутствии потерь теплоты в стенки) процесс выпуска можно разбить на следующие частичные процессы (рис. 7.2 [7.1]).

1. При открытии выпускного клапана (в случае идеального двигателя это происходит бесконечно быстро при положении поршня в нижней мертвой точке) часть отработавшего газа устремляется из цилиндра в выпускной трубопровод. Заряд в цилиндре охлаждается при этом изоэнтропийно, высвобождающаяся вследствие этого работа затрачивается на придание потоку скорости в сечении выпускного клапана. В выпускном трубопроводе энергия скорости вследствие завихрений вновь преобразуется в теплоту. В качестве эквивалентного процесса представим себе, что перед открытием выпускного клапана в выпускном трубопроводе непосредственно к клапану примыкает поршень K₂, нагруженный давлением р₃ (рис. 7.2, а).

2. При открытии выпускного клапана поршень K₂ при еще неподвижном рабочем поршне K₁ передвигается вправо до тех пор, пока в цилиндре не установится давление р₃ (рис. 7.2, б). Промежуточное положение поршня K₂ на рис. 7.2, б в данном случае нас не интересует.

3. Затем рабочий поршень К₁ перемещается из левой (нижней) в правую (верхнюю) мертвую точку, а поршень K₂ еще дальше вправо (рис. 7.2, в). Все содержимое цилиндра теперь находится в выпускном трубопроводе и после перемешивания принимает состояние, характеризующееся параметрами р₃, V₃, Т₃. При перетекании и движении газа по трубопроводу поршень K₂ под воздействием газа совершает работу р₃V₃. Для выталкивания газа из цилиндра затрачивается работа, совершаемая поршнем К₁ она равна р₃V_ц. В соответствии с этим суммарная работа, произведенная газом, составит р₃ (V₃—V_ц). Так как отсутствует преобразование теплоты, то согласно первому закону термодинамики можно записать

Если допустить, что в цилиндре нет остаточных газов, то массы газа в левой и правой частях уравнения равны, и, отнеся их к 1 кг, получим

в то время как для адиабатного расширения от температуры 1200 К получается

В реальном случае, однако, имеют место значительные потери теплоты выпускных газов в охлаждаемом выпускном канале крышки цилиндра (в связи с высокой скоростью потока) [7.2], а также потери теплоты в неохлаждаемом, но не полностью теплоизолированном выпускном трубопроводе и в газоподводящем корпусе турбины. С учетом этих потерь теплоты можно приближенно определить температуру адиабатного расширения на входе в турбину [7.3 ] по выражению

Решение упражнений к учебнику Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева

1. Как изменится внутренняя энергия одноатомного идеального газа, если его давление увеличится в 3 раза, а объем уменьшится в 2 раза?

2. Термодинамической системе передано количество теплоты 200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы, если при этом она совершила работу 400 Дж?

3. Стержень отбойного молотка приводится в движение сжатым воздухом. Масса воздуха в цилиндре за время хода поршня меняется от 0,1 до 0,5 г. Считая давление воздуха в цилиндре и температуру (27⁰C) постоянными, определите работу газа за один ход поршня. Молярная масса воздуха М = 0,029 кг/моль.

4. На одинаковые газовые горелки поставили два одинаковых плотно закупоренных сосуда вместимостью по 1 л. В одном сосуде находится вода, а в другом — воздух. Какой сосуд быстрее нагревается до 50 °С? Почему?

5. Предложен следующий проект вечного двигателя (рис. 13.12). Закрытый сосуд разделен на две половинки герметичной перегородкой, сквозь которую пропущены трубка и водяная турбина в кожухе с двумя отверстиями. Давление воздуха в нижней части больше, чем в верхней. Вода поднимается по трубке и наполняет открытую камеру. В нижней части очередная порция воды выливается из камеры турбины, подошедшей к отверстию кожуха. Почему данная машина не будет работать вечно?

6. Положительна или отрицательна работа газа в процессах 1—2, 2—3 и 3—1 на рисунке 10.5? Получает газ тепло или отдает в каждом из этих процессов?

7. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания гелия массой 4 кг на 100 К?

8. Вычислите увеличение внутренней энергии водорода массой 2 кг при изобарном его нагревании на 10 К. (Удельная теплоемкость водорода при постоянном давлении равна 14 кДж/(кг• К).)

9. В цилиндре компрессора сжимают идеальный одноатомный газ, количество вещества которого 4 моль. Определите, насколько поднялась температура газа за один ход поршня, если при этом была совершена работа 500 Дж. Процесс считайте адиабатным.

10. В калориметре находится вода массой 0,4 кг при температуре 10 °С. В воду положили лед массой 0,6 кг при температуре -40 ⁰С. Какая температура установится в калориметре, если его теплоемкость ничтожно мала?

11. Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достижение значения КПД тепловой машины 80%, если температура холодильника 27 °С?

12. В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты (Q1 = 1,5 •10 6 Дж, передано холодильнику Q2 = -1,2 • 10 6 Дж. Вычислите КПД машины и сравните его с максимально возможным КПД, если температуры нагревателя и холодильника соответственно равны 250 °С и 30 °С.

Привет, кто подскажет ответики на вопросы в конце § 22. ?
§ 22. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1) Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?
2) Пользуясь рисунком, расскажите, из каких основных частей состоит простейший двс.

3) За сколько тактов происхзодит один рабочий цикл двигателя?
Сколько оборотов делает при этом вал двигателя?
4) Какие процйессы происходят в двигателе в течении каждого из четырех тактов?
Как называют эти такты?
Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?

Хай, там же в параграфе все написано, как вы читаете? или ленитесь?
§ 22. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1. Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, топливо в котором сгорает прямо в цилиндре внутри самого двигателя.
2. Простейший двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный внизу шатуном с коленчатым валом. Два клапана в верхней части цилиндра открываются и закрываются автоматически в нужные моменты. Один клапан служит для подачи в цилиндр горючей смеси, воспламеняющейся от свечи, другой клапан выпускает отработавшие газы.
3. При сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания сначала значительно повышается температура до 1600°C-l800°C и давление на поршень возрастает, газы, расширяясь, толкают поршень и коленчатый вал, совершая механическую работу. Газы при этом охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.
4. Рабочий цикл двигателя происходит за четыре хода (такта) поршня, при этом коленчатый вал делает два оборота.
5. Такты поршня имеют названия в соответствии с происходящими в них процессами: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Впуск - поршень движется вниз, в цилиндре создается разряжение, открывается клапан и в цилиндр поступает горючая смесь, клапан закрывается, коленчатый вал совершает пол-оборота. Сжатие - коленчатый вал продолжает поворот, поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, она воспламеняется от искры и быстро сгорает. Рабочий ход - поршень под давлением газов опускается вниз, передавая толчок шатуну и коленчатому валу с маховиком при закрытых клапанах. В конце третьего такта открывается другой клапан для выпуска продуктов сгорания в атмосферу. Выпуск - поршень движется вверх, продукты сгорания выходят через клапан, в конце такта клапан закрывается.
6. Маховик, обладая значительной инерционностью, необходим для передачи движения поршню в следующих тактах.

Перед сжатием давления газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания равно 8 * 10 ^ 4 Па, а температура 50 градусов С.

Определите температуру газа в конце такта сжатия, если при этом объем его уменьшился в 5 раз, а давление увеличилось до 8 * 10 ^ 5 Па.

Отсюда Т2 = Р2V2 / P1V1 * T1 = 10 / 5 T1 = 2T1 = 100(с) = 373(К).

Перед тактом сжатия давления смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания равно 0, 8 * 10 ^ 5 Па, а температура 50 градусов?

Перед тактом сжатия давления смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания равно 0, 8 * 10 ^ 5 Па, а температура 50 градусов.

Определите температуру смеси в конце такта сжатия, если объем смеси в процессе сжатия уменьшился в 5 раз, а давление увеличилось до 7 * 10 ^ 5 Па.

В цилиндре двигателя температура воздуха в начале сжатия была 50о С?

В цилиндре двигателя температура воздуха в начале сжатия была 50о С.

Найти температуру воздуха в конце сжатия, если его объем уменьшается в 17 раз, а давление возрастает в 50 раз.

При сжатии воздуха в цилиндре дизельного двигателя объем воздуха уменьшается в 15 раз, а температура повышается от 47 до 620 градусов Цельсия?

При сжатии воздуха в цилиндре дизельного двигателя объем воздуха уменьшается в 15 раз, а температура повышается от 47 до 620 градусов Цельсия.

Каково давление воздуха в конце сжатия, если в начале сжатия давление воздуха равнялось 100 кПа?

В цилиндре дизельного двигателя автомобиля КамАЗ - 5320 температура воздуха в начале такта сжатия была 50 С?

В цилиндре дизельного двигателя автомобиля КамАЗ - 5320 температура воздуха в начале такта сжатия была 50 С.

Найти (в С) температуру воздуха в конце такта, если его объем уменьшается в 17 раз, а давление возрастает в 50 раз.

При адиабатном сжатии воздуха в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания давление изменяется от 0, 1 МПа до 3, 5 МПа?

При адиабатном сжатии воздуха в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания давление изменяется от 0, 1 МПа до 3, 5 МПа.

Начальная температура воздуха 40 С .

Найти температуру воздуха в конце такта сжатия.

1)В цилиндрах двигателя внутреннего сгорания автомобиля «Вол¬га» после первого такта (всасывание) температура 55 ºС?

1)В цилиндрах двигателя внутреннего сгорания автомобиля «Вол¬га» после первого такта (всасывание) температура 55 ºС.

При втором такте (сжатие) объем рабочей смеси уменьшился с 2, 5 л до 0, 36 л, а дав - ление возросло в 15 раз.

Какова при этом температура рабочей смеси?

2)Газ находится в сосуде при давлении 2 МПа и температуре 27 °С.

После нагревания на 50 °С в сосуде осталась половина газа.

Определить установившееся давление.

3)При давлении 1 кПа и температуре 15 °С объем воздуха 2л.

При каком давлении воздух займет объем 4л, если температура его возрастет в 4 / 3 раза?

4)При изохорном охлаждении газа, взятого при температуре 207 °С, его давление уменьшилось в 1, 5 раза.

Какой стала конечная температура газа?

5)Температура газа при изобарном процессе возросла на 150 ºС, а объем увеличился в 1, 5 раза.

Определите начальную тем¬пературу газа.

6)В цилиндре под поршнем изобарно охлаждают 0, 01 м3 газа от 50°С до 0 °С.

Каков объем охлажденного газа?

При сжатии идеального газа его объем увеличился в 3 раза и температура увеличилась в 3 раза?

При сжатии идеального газа его объем увеличился в 3 раза и температура увеличилась в 3 раза.

Как при этом изменилось давление газа ?

При сжатии воздуха в цилиндре дизельного двигателя объем воздуха уменьшается в 15 раз, а температура повышается от 47 до 620С?

При сжатии воздуха в цилиндре дизельного двигателя объем воздуха уменьшается в 15 раз, а температура повышается от 47 до 620С.

Каково давление воздуха в конце сжатия, если в начале сжатия давление воздуха = 100 кПа?

Помогите с задачами, пожалуйста?

Помогите с задачами, пожалуйста.

1. В баллоне объемом 5м(в кубе) находится газ в количестве 15х10(в кубе) моль при давлении 9х10(в 6 степени) Па.

Определите среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул газа.

2. Перед тактом сжатия в цилиндре двигателя внутреннего сгорания давление рабочей семи равно 0, 6х10(в 5 степени) Па, а температура = 77 градусов C.

Объем смеси при сжатии уменьшился в 5 раз, а давление увеличилось до 8х10(в 5 степени) Па.

Определите температуру в конце такта сжатия.

3. Температура неона 1000 К.

Какова средняя квадратичная скорость его молекул ?

4. Плотность алмаза 3500 кг / м(в кубе).

Какой объем займут 30х10(в 22 степени) атомов вещества ?

Молярная масса М = 12х10( - 3 степени) кг / моль.

Если можно, с объяснением,.

До какой температуры нагреется газовая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, если в результате сжатия объём уменьшился в 8 раз, а давление возросло до 1, 52 МПа?

До какой температуры нагреется газовая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, если в результате сжатия объём уменьшился в 8 раз, а давление возросло до 1, 52 МПа?

До сжатия газовая смесь имела температуру 50°С при нормальном атмосферном давлении.

Вопрос Перед сжатием давления газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания равно 8 * 10 ^ 4 Па, а температура 50 градусов С?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 10 - 11 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

С1-1. На полу неподвижного лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно опускаться вниз. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, объясните, куда сдвинется поршень относительно сосуда после начала движения лифта и как при этом изменится температура газа в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь.

С1-2. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U газа и передаваемое ему количество теплоты Q. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С1-3. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится газ, который может просачиваться сквозь зазор вокруг поршня. В опыте по изотермическому сжатию газа его объем уменьшился вдвое, а давление газа упало в 3 раза. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в цилиндре? (Газ считать идеальным.)

C1-5. Ha V T-диаграмме показано, как изменялись объём и температура некоторого постоянного количества разреженного газа при его переходе из начального состояния 1 в состояние 4. Как изменялось давление газа р на каждом из трёх участков 1—2, 2—3, 3—4: увеличивалось, уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

C1-6. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С3-9. Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?

С3-11. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 8 раз, давление воздуха в сосуде увеличилось в 2 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

С3-12. В сосуде с небольшой трещиной находится воздух. Воздух может медленно просачиваться сквозь трещину. Во время опыта объем сосуда уменьшили в 4 раза, давление воздуха в сосуде увеличилось тоже в 4 раза, а его абсолютная температура увеличилась в 1,5 раза. Каково изменение внутренней энергии воздуха в сосуде? (Воздух считать идеальным газом.)

С3-13. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q₁ = 742 Дж, в результате чего его температура изменилась на некоторую величину ΔT. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂ = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на ΔT. Каким было изменение температуры ΔT в опытах? Масса азота m = 1 кг.

С3-14. С разреженным азотом, который находится в сосуде под поршнем, провели два опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив поршень, количество теплоты Q₁ = 742 Дж, в результате чего его температура изменилась на 1 К. Во втором опыте, предоставив азоту возможность изобарно расширяться, сообщили ему количество теплоты Q₂ = 1039 Дж, в результате чего его температура изменилась также на 1 К. Определите массу азота в опытах.

С3-15. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление p = 4 • 10 5 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30 см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см 2 . В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние х = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_тр = 3•10 3 H. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.

С3-16. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Давление окружающего воздуха р = 10 5 Па. Трение между поршнем и стенками сосуда пренебрежимо мало. В процессе медленного охлаждения от газа отведено количество теплоты │Q│ = 75 Дж. При этом поршень передвинулся на расстояние х = 10 см. Чему равна площадь поперечного сечения поршня? Количество вещества газа постоянно.

С3-17. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа р₁ = 4 · 10 5 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см 2 . В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние х = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_тp = 3 · 10 3 Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.

С3-18.Вертикальный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь.

С3-19.В вертикальном теплоизолированном цилиндрическом сосуде под поршнем находится 0,5 моль гелия, нагретого до некоторой температуры. Поршень сначала удерживают, затем отпускают, и он начинает подниматься. Масса поршня 1 кг. Какую скорость приобретет поршень к моменту, когда поршень поднимется на 4 см, а гелий охладится на 20 К? Трением и теплообменом с поршнем пренебречь.

С3-20. Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м 3 разделен теплоизолирующей перегородкой на две равные части. В одной части сосуда находится 2 моль Не, а в другой — такое же количество моль А r . Температура гелия Т₁ = 300 К, а температура аргона Т₂ = 600 К. Определите парциальное давление аргона в сосуде после удаления перегородки.

Термодинамика С3-21. На рисунке изображено изменение состояния 1 моль идеального одноатомного газа. Начальная температура газа 27° С. Какое количество теплоты сообщено газу в этом процессе?

С3-23. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

С3-24. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

С3-25. На диаграмме (см. рисунок) представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

Свидетельство каждому участнику
Скидки на курсы для всех участников

Галина
Долгих
Ангелина
Привалова

Урок №20 Тема урока: «Работа газа и пара при расширении.

Двигатель внутреннего сгорания».

Тип урока: Изучение нового материала.

Сформировать знание учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы такого двигателя.

Личностные : Формировать у обучающихся положительное отношение к школе и учебной деятельности, интерес к изучаемому материалу.

Метапредметные: Обучающиеся учатся принимать и сохранять учебную задачу, соответствующую этапу обучения; понимать заданный вопрос, в соответствии с ним строить ответ в устной и письменной форме , делают выводы. Обучающиеся учатся договариваться, приходить к общему решению

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

1) Организационный этап, подготовка к уроку

В 7 классе мы изучали различные виды энергии, в частности, рассматривали потенциальную энергию и кинетическую энергию . Далее, в 8 классе был изучен ещё один вид энергии – внутренняя энергия .

C кажите, пожалуйста, обладаете ли вы внутренней энергией? Откуда она в вас берется? На что вы ее расходуете?

2) Повторение Тест по теме: Влажность воздуха.

1. Какие физические величины характеризуют влажность воздуха?

1) Абсолютная и относительная влажность
2) Количество водяного пара в воздухе и степень его насыщения
3) Температура воздуха и число источников влаги — водоемов

2. Абсолютная влажность показывает

1) сколько водяного пара содержится в 1 м 3 воздуха
2) сколько граммов водяного пара содержится в 1 м 3 воздуха
3) сколько водяного пара содержится в разных объемах воздуха

3. Плотность водяного пара в атмосфере при температуре 20 °С равна 15,25 г/м 3 Какова абсолютная влажность воздуха?

1) Для ответа на вопрос недостаточно данных
2) 15,25 г/м 3
3) 30,5 г/м 3

4. Относительная влажность -физическая величина, показывающая степень насыщения водяного пара в воздухе. Она равна

1) выраженному в процентах отношению плотности ρ ₀ насыщенного водяного пара при данной температуре к плотности ρ водяного пара в воздухе при этой температуре
2) разности плотностей насыщенного водяного пара при данной температуре и водяного пара, содержащегося в воздухе при этой температуре
3) выраженному в процентах отношению абсолютной влажности воздуха ρ при данной температуре к плотности насыщенного водяного пара ρ ₀ при той же температуре

5. Как изменяется относительная влажность воздуха летним ясным днем от раннего утра к полудню?

1) Не изменяется
2) Уменьшается
3) Увеличивается

6. При каком условии образуется туман?

1) При высокой влажности воздуха
2) При сильном понижении температуры
3) При снижении температуры воздуха ниже той, при которой содержащийся в нем пар становится насыщенным

7. Точка росы -это температура, при которой

1) пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным
2) влажность воздуха столь велика, что водяной пар конденсируется
3) содержащийся в воздухе водяной пар выделяется в виде росы

8. Какой должна быть температура воздуха, чтобы при данной абсолютной влажности относительная влажность была максимальной — 100-процентной?

1) Она должна быть близка к нулю
2) Она должна быть равна точке росы
3) Температура воздуха должна быть максимальной

9. Какими приборами измеряют влажность воздуха?

1) Гигрометрами
2) Барометрами
3) Термометрами
4) Психрометрами

10. Разность показаний сухого и влажного термометров психрометра уменьшилась. Как изменилась влажность воздуха?

1) Увеличилась
2) Уменьшилась
3) Изменилась неопределенным образом

3) Актуализация знаний.

Использовать внутреннюю энергию – это значит совершать за счет ее полезную работу.

Возьмём пробирку, нальём туда немного воды и заткнём её пробкой. Затем начнём эту пробирку нагревать. Через некоторое время пар, образовавшийся в этой пробирке от закипающей жидкости, вытолкнет пробку наружу (рис.). Что же произошло?

За счет чего выскочила пробка?

Ответ: За счет давления пара.

В какую энергию перешла энергия пара?

Ответ: Энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу – выталкивает пробку.

Если теперь вместо пробирки взять металлический цилиндр, а вместо пробки – поршень, то получится простейший тепловой двигатель .

В нашей жизни используется достаточно большое количество машин, и эти машины используют различные виды энергии. Общей чертой всех машин является то, что это устройство, которое преобразует один вид энергии в другой.

И тема сегодняшнего урока «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания»

Тепловой двигатель – это устройство, которое преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

4) Изучение нового материала.

Тепловой двигатель – это устройство, совершающее работу за счет тепловой энергии.

Тепловая машина – это тепловой двигатель, работающий циклично.

ДВС – очень распространенный вид ТД. ДВС работают на жидком топливе или горючем газе.

Какие виды жидкого топлива вы знаете?

Где сгорает топливо в этом двигателе?

Само название ДВС говорит о том, что топливо сгорает внутри самого двигателя - прямо в цилиндре. ДВС работают на жидком топливе (бензин, керосин) или на горючем газе.

ДВС – это двигатель, топливо в котором сгорает внутри самого двигателя.

Рассмотрим устройство ДВС на макете.

(вместе с учащимися рассматриваем интерактивную модель ДВС)

1 – впускной клапан

2 – выпускной клапан

5 – коленчатый вал

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. На валу укреплен тяжелый маховик для уменьшения неравномерности вращения вала. В верхней части цилиндра имеются два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В таких двигателях постоянно происходит сгорание горючей смеси (пары бензина и воздуха). При сгорании этой смеси образуются газы, температура которых порядка 1600-1800 0 С.

Рассмотрим принцип работы ДВС на модели.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.

Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 хода поршня или такта. Поэтому такие двигатели называются четырёхтактными. Рассмотрим более подробно каждый такт.

Учащиеся: пытаются сами объяснить работу двигателя в каждом такте.

Затем учитель ещё раз останавливается на этом, объясняя подробнее с использованием таблицы.

Учитель:

1такт - впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, клапан 1 открывается и в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей смесью и клапан 1 закрывается.

2 такт - сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры и быстро сгорает.

3 такт - рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на поршень и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт называется рабочим ходом.

Во 2 и 3 тактах оба клапана закрыты.

4 такт - в конце 3 такта клапан 2 открывается и через него продукты сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце такта клапан 2 закрывается.

Итак, цикл двигателя состоит из 4 тактов. Давайте вспомним их ещё раз.

Учащиеся: ещё раз называют названия тактов, затем их записывают в тетрадях. Записи тут же проверяются.

5). Первичное закрепление

1.Виды двигателей внутреннего сгорания (сообщение ученика)

Р.Рождественский дал очень точный и емкий образ нынешней действительности:

Пирсы и перроны,

Леса без птиц и земли без воды…

Все меньше - окружающей природы,

Все больше – окружающей среды.

И в этом списке сплошь и рядом дорогущие спортивные суперкары и лимузины. Именно они являются главными врагами чистого воздуха (компанию им составил огромный Hummer H2).

Если сейчас в среднем обычные легковушки выбрасывают в атмосферу 120-150 г/км вредных веществ, то у лидера списка Bugatti Veyron этот показатель намного больше. Его 1001-сильный мотор выкидывает на каждый пройденный километр сразу 571 г!

На втором месте идет Lamborghini Murcielago (495 г/км),

а замыкает это «грязную» тройку призеров Ferrari 599 GTB (490 г/км). Стоит отметить, что в списке присутствует сразу три Ferrari.

То есть именно эту итальянскую компанию можно назвать производителем самых «грязных» автомобилей в мире.

6) Домашнее задание. §§ 21, 22

Творческое задание. Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения?

7) Подведение итогов. Рефлексия.

Если мы вредим природе,
Мы вредим самим себе.
С юных лет должны ребята
Все живое охранять.
Чтоб за страшную ошибку
На природу не пенять.
Лозунг жив еще в народе,
Повторяй его везде
Продлеваешь жизнь природе –
Продлеваешь жизнь себе.

Хочется отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкции, технические характеристики автомобилей. Важным на современном этапе является создание новых экономичных и экологически чистых машин. Это - машины нового века, новых технологий. Это – машины будущего. Может быть кто-то из вас и будет изобретателем этих машин. Желаю вам в этом удачи.

907. Газ, расширяясь, охлаждается. Почему?
Потому что газ совершает работу, тем самым теряя внутреннюю энергию.

908. Когда внутренняя энергия газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания больше: после проскакивания искры или к концу рабочего хода?
Внутренняя энергия больше в моменты после проскакивания искры. В момент детонации и сгорания топлива в ДВС высвобождается та энергия, за счет которой работает ДВС. К концу рабочего хода вся энергия сгорания топлива переходит в механическую энергию вращения коленвала.

909. Какое количество теплоты выделилось при торможении до полной остановки грузовика массой 6,27 т, вначале ехавшего со скоростью 57,6 км/ч?

910. Какая работа совершена внешними силами при обработке железной заготовки массой 300 г, если она нагрелась на 200 °С?

911. На токарном станке обтачивается деталь со скоростью 1,5 м/с. Сила сопротивления равна 8370 Н. Какое количество теплоты выделится в данном процессе за пять минут?

912. Считая, что вся энергия идет на полезную работу, найдите, какое количество энергии в час необходимо тепловому двигателю мощностью 735 Вт?

913. Приняв, что вся тепловая энергия угля обращается в полезную работу, рассчитайте, какого количества каменного угля в час достаточно для машины мощностью 733 Вт?

914. Нагреватель за некоторое время отдает тепловому двигателю количество теплоты, равное 150 кДж, а холодильник за это же время получает от теплового двигателя количество теплоты, равное 100 кДж. Определите полезную работу двигателя за это время.

Определите КПД теплового двигателя.

916. Тепловой двигатель получает от нагревателя количество теплоты, равное 600 кДж. Какую полезную работу совершит тепловой двигатель, если его КПД равен 30% ?

917. Нагреватель отдает тепловому двигателю за 30 мин количество теплоты, равное 460 МДж, а тепловой двигатель отдает количество теплоты, равное 280 МДж. Определите полезную мощность двигателя.

918. Паровой молот мощностью 367 кВт получает от нагревателя в час количество теплоты, равное 6720 МДж. Какое количество теплоты в час получает холодильник?

919. Нагреватель отдает тепловому двигателю количество теплоты, равное 20 кДж. За то же время тепловой двигатель отдает холодильнику количество теплоты, равное 15 кДж. Найдите работу, совершенную тепловым двигателем, и его КПД.

920. Какое количество теплоты получил тепловой двигатель за 1 ч, если его полезная мощность равна 2 кВт, а КПД равен 12% ?

921. Полезная мощность механизма 800 Вт, КПД равен 12%. Какое количество теплоты получает механизм в час?

922. Мопед, едущий со скоростью 20 км/ч, за 100 км пути расходует 1 кг бензина. КПД его двигателя равен 22%. Какова полезная мощность двигателя?

923. Определите КПД двигателя внутреннего сгорания мощностью 36,6 кВт, который сжигает в течение одного часа 10 кг нефти.

924. Каков КПД мотора мощностью 3660 Вт, который за час расходует 1,5 кг бензина?

925. Мощность паровой машины 366,5 кВт, КПД равен 20%. Сколько сгорает каменного угля в топке паровой машины за час?

926. Сколько бензина расходует в час мотор мощностью 18 300 Вт с КПД 30% ?

927. Сколько надо в час бензина для двигателя мощностью 29,4 кВт, если коэффициент полезного действия двигателя 33% ?

928. Паровая машина мощностью 220 кВт имеет КПД 15%. Сколько каменного угля сгорает в ее топке за 8 ч?

929. Нагреватель за час отдает тепловому двигателю количество теплоты, равное 25,2 МДж. Каков КПД двигателя, если его мощность 1,47 кВт?

930. Современные паровые механизмы расходуют 12,57 МДж в час на 735 Вт. Вычислите КПД таких механизмов.

931. Нагреватель в течение часа отдает паровому молоту на каждые 735 Вт его механической мощности количество теплоты, равное 21,4 МДж. Вычислите КПД молота и сравните его с КПД механизмов из предыдущей задачи.

932. Тепловой двигатель мощностью 1500 кВт имеет КПД 30%. Определите количество теплоты, получаемое двигателем в течение часа.

933. Какое количество теплоты получает в течение часа двигатель Дизеля мощностью 147 кВт и с КПД, равным 34% ?

934. Тепловой двигатель мощностью 1 кВт имеет КПД 25%. Какое количество теплоты в час он получает?

935. Сколько каменного угля в час расходуется тепловым двигателем с КПД, равным 30%, и мощностью 750 Вт?

936. Мощность двигателей океанского лайнера 29,4 МВт, а их КПД равен 25%. Какое количество нефти израсходует лайнер за 5 суток?

937. Бензиновый двигатель мощностью 3660 Вт имеет КПД, равный 30%. На сколько времени работы хватит стакана (200 г) бензина для этого двигателя?

938. Мощность дизельного двигателя 367 кВт, КПД 30%. На сколько суток непрерывной работы хватит запаса нефти 60 т такому двигателю?

Читайте также: