Вопрос школьника
Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36,6 кВт сжигает в течение одного часа 10 кг нефти. Определите коэффициент полезного действия этого двигателя
Ответ от учителя
Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания можно определить по формуле:
КПД = выходная мощность / входная мощность
Выходная мощность — это мощность, которая используется для выполнения работы, а входная мощность — это мощность, которая подается на двигатель.
Для определения выходной мощности необходимо знать, сколько энергии было получено от сжигания 10 кг нефти. Для этого можно воспользоваться теплотой сгорания нефти, которая составляет примерно 42 МДж/кг.
Таким образом, энергия, полученная от сжигания 10 кг нефти, равна:
42 МДж/кг * 10 кг = 420 МДж
Чтобы перевести МДж в кВт-ч, необходимо разделить на 3,6 (так как 1 кВт-ч = 3,6 МДж):
420 МДж / 3,6 = 116,7 кВт-ч
Таким образом, выходная мощность двигателя составляет 116,7 кВт-ч за один час.
Входная мощность равна мощности, которую потребляет двигатель, чтобы произвести эту работу. В данном случае, это мощность, которую потребляет двигатель, чтобы сжечь 10 кг нефти за один час. Эту мощность можно определить, зная теплоту сгорания нефти и КПД топливной системы.
Предположим, что КПД топливной системы составляет 0,9 (это означает, что 90% энергии, содержащейся в топливе, используется для выполнения работы, а 10% теряется в виде тепла). Тогда входная мощность равна:
420 МДж / 0,9 / 3600 с = 13,6 кВт
Таким образом, КПД двигателя можно определить по формуле:
КПД = 116,7 кВт-ч / 13,6 кВт = 8,6
То есть, коэффициент полезного действия этого двигателя составляет 8,6. Это означает, что только 8,6% энергии, содержащейся в топливе, используется для выполнения работы, а остальная энергия теряется в виде тепла.
