2. Bài tập bổ sung
28.a. Gọi H là hiệu suất động cơ nhiệt, A là công động cơ thực hiện được, Q là nhiệt lượng toàn phần do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra, Q1 là nhiệt lượng có ích, Q2 là nhiệt lượng tỏa ra môi trường bên ngoài. Công thức nào sau đây không đúng?
A. $H=\frac{A}{Q}$
B. $H=\frac{Q_{1}}{Q_{2}}$
C. $H=\frac{Q_{1}-Q_{2}}{Q_{2}}$
D. $H=\frac{Q-Q_{2}}{Q}$
28.b. Trong động cơ nhiệt, nhiệt năng của nhiên liệu bị đốt cháy không chuyển hóa thành cơ năng. Điều đó trái với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng không? Tại sao?
28.c. Người ta dùng một máy bơm nước chạy bằng than đá có hiệu suất 10% để bơm nước lên cao 8m. Sau 5 giờ máy bơm được 300$m^{3}$ nước. Tính công suất có ích của máy và lượng than tiêu thụ. Năng suất tỏa nhiệt của than đá là 30.$10^{6}$ J/kg.
Bài Làm:
28.a. Chọn B và C.
Hiệu suất của động cơ nhiệt dược xác định bằng tỉ số giữa phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công cơ học và nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra.
Trong biểu thức: $H=\frac{A}{Q}$
A là công mà động cơ thực hiện được. Công này có độ lớn bằng phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công: $A = Q_{1} = Q – Q_{2}$
28.b. Trong động cơ nhiệt, nhiệt năng của nhiên liệu bị đốt cháy không chuyển hóa thành cơ năng. Điều này không trái với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
Vì một phần nhiệt năng của nhiên liệu bị đốt cháy được truyền ra môi trường xung quanh, tổng nhiệt năng truyền ra môi trường và nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng sẽ bằng năng lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra, nghĩa là năng lượng vẫn bảo toàn.
28.c. Tóm tắt:
Máy bơm nước: H = 10% = 0,1;
Nước: V = 300$m^{3}$ $\Leftrightarrow $ m = 300000kg; h = 8m;
t = 5 giờ = 5.3600s = 18000s;
Pcó ích = P$_{i}$ = ?
Than đá: q = 30.$10^{6}$ J/kg; $m_{than}$ = ?
Lời giải:
Công có ích của máy để đưa nước lên độ cao 8m là:
$A_{ci}$ = 10.m.h = 10.300000.8 = 24000000J.
Công suất có ích của máy:
$P_{i}=\frac{A_{ci}}{t}=\frac{24000000}{18000}$=1333,3W
Ta có hiệu suất:
$H=\frac{A_{ci}}{Q}$
Nhiệt lượng mà than tỏa ra:
Q=$\frac{A_{ci}}{H}=\frac{24000000}{0,1}=240000000$J
Lượng than tiêu thụ là:
$m_{than}=\frac{Q}{q}=\frac{240000000}{30.10^{6}}$=8kg