С/р по теме внутренняя энергия и работа газа 10 класс
тест по физике (10 класс)
1.Какой объем занимает идеальный газ, если при нормальном атмосферном давлении его внутренняя равна 600 Дж?
2.В цилиндре под поршнем находится некоторая масса газа при температуре 300 К, занимающая при давлении 0,1 МПа объем 6 л. На сколько градусов надо охладить газ при неизменном давлении, чтобы при этом была совершена работа 50 Дж по его сжатию?
3.Газ, занимающий объем V1 и имеющий давление Р1, расширяется до объема V2 один раз изобарно, а другой изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Ответ обоснуйте графически.
4.На втором этаже потенциальная энергия вязанки дров больше, чем на первом. Будет ли получена от сжигания этих дров на втором этаже большая энергия по сравнению с той, которая была бы получена при их сжигании на первом этаже?
5. Какова внутренняя энергия 10 моль одноатомного газа при 27 °С?
6. Азот массой 280 г был нагрет при постоянном давлении на 100 °С. Определите работу, которую совершает газ при расширении.
1.Почему стальной орудийный ствол не плавится при выстреле, хотя температура газов при этом достигает 3600 0 С? (Температура плавления стали 1400 0 С).
2.Найдите концентрацию молекул идеального газа в сосуде вместимостью 2 л при температуре 27 0 С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж.
3.Какую работу совершают два моля некоторого газа при изобарном повышении температуры на 10 К?
4.Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя низкая, несмотря на то, что в цилиндре двигателя она достигает 1800 0 С?
5. Сравните внутренние энергии аргона и гелия при одинаковой температуре. Массы газов одинаковы.
6. Определите работу, которую совершил 1 кг углекислого газа при изобарном нагревании от 268 до 400 К.
1.Тёплый воздух поднимается вверх. Почему же в нижней части тропосферы теплее, чем в верхней?
2.Каково давление идеального газа, занимающего объём 2 л, если его внутренняя энергия равна 300 Дж?
3.При изобарном нагревании 2 кг воздуха им была совершена работа 166 кДж. На сколько градусов был нагрет воздух? Молярная масса воздуха 29 г/моль.
4.Чем объяснить, что в начале осени в реках и озерах вода не замерзает, хотя температура воздуха на несколько градусов ниже нуля?
5. Какова внутренняя энергия одноатомного газа, занимающего при температуре 400 К объем 2,5 л, если концентрация его молекул 10 20 см −3 ?
6. Газ, расширяясь изобарно при давлении 2 ⋅ 10 5 Па, совершает работу 200 Дж. Определите первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5 л.
1.В дизельном двигателе воздух подвергается очень сильному и быстрому сжатию. Для чего это делается?
2.Рассчитайте внутреннюю энергию идеального газа в количестве 3 моль при температуре 127 0 С.
3.Одинаковые массы водорода и кислорода изобарно нагревают на одинаковое число градусов. Во сколько раз работа, совершенная водородом, больше, чем кислородом?
4.На столе в кухне стоят стакан и графин с водой. Одинаковы ли внутренние энергии воды в этих сосудах?
5. Чему равна концентрация молекул идеального одноатомного газа в сосуде объемом 2 л при температуре 27 °С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж?
6. В цилиндре объемом 24 л находится газ, который изобарно расширяется под давлением 5 ⋅ 10 5 Па. Каков конечный объем газа, если при его расширении совершается работа в 1,5 кДж?
1.Почему нагревается насос при накачивании шины?
2.Найти внутреннюю энергию смеси, состоящей из гелия массой 20 г и неона массой 10 г, при температуре 300 К.
3.Какую работу совершает кислород массой 0,32 кг при изобарном нагревании на 20 К?
4.Сравнить внутреннюю энергию одного моля гелия и водорода, находящихся при одинаковой температуре.
5. Какую работу совершит воздух, расширяясь изобарно при давлении 2 ⋅ 10 5 Па, если его нагреть на 17 °С? Первоначальный объем воздуха равен 15 м 3 , а его температура равна 0 °С.
6. Воздух массой 90 кг нагревается от 10 до 20 °С. Каково изменение внутренней энергии воздуха, если его считать двухатомным идеальным газом?
1.Какой газ при данной температуре обладает большей внутренней энергией – идеальный или реальный (при равном количестве молекул)?
2.Одноатомный идеальный газ, находящийся при 0 0 С, нагрет на 27 0 С. На сколько процентов возросла его внутренняя энергия?
3.Какую работу совершает газ, расширяясь изобарически при давлении 2∙10 5 Па от объема 1,6 до объема 2,5 л?
4.Мука из-под жерновов выходит горячей, хлеб из печи вынимают тоже горячим. Какова причина повышения температуры этих тел?
5.Какую работу совершит воздух, расширяясь изобарно при давлении 3 ⋅ 10 5 Па, если его нагреть на 27 °С? Первоначальный объем воздуха равен 12 м 3 , а его температура равна 0 °С.
6. Воздух массой 85 кг нагревается от 12 до 28 °С. Каково изменение внутренней энергии воздуха, если его считать двухатомным идеальным газом?
1.В дизельном двигателе воздух подвергается очень сильному и быстрому сжатию. Для чего это делается?
2.Рассчитайте внутреннюю энергию идеального газа в количестве 3 моль при температуре 127 0 С.
3.Одинаковые массы водорода и кислорода изобарно нагревают на одинаковое число градусов. Во сколько раз работа, совершенная водородом, больше, чем кислородом?
4.На столе в кухне стоят стакан и графин с водой. Одинаковы ли внутренние энергии воды в этих сосудах?
5. Чему равна концентрация молекул идеального одноатомного газа в сосуде объемом 2 л при температуре 27 °С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж?
6. В цилиндре объемом 24 л находится газ, который изобарно расширяется под давлением 5 ⋅ 10 5 Па. Каков конечный объем газа, если при его расширении совершается работа в 1,5 кДж?
1.Почему стальной орудийный ствол не плавится при выстреле, хотя температура газов при этом достигает 3600 0 С? (Температура плавления стали 1400 0 С).
2.Найдите концентрацию молекул идеального газа в сосуде вместимостью 2 л при температуре 27 0 С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж.
3.Какую работу совершают два моля некоторого газа при изобарном повышении температуры на 10 К?
4.Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя низкая, несмотря на то, что в цилиндре двигателя она достигает 1800 0 С?
5. Сравните внутренние энергии аргона и гелия при одинаковой температуре. Массы газов одинаковы.
6. Определите работу, которую совершил 1 кг углекислого газа при изобарном нагревании от 268 до 400 К.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
8 класс Внутренняя энергия Сам. работа.
Самостоятельная работа рассчитана на 10-15 минут, состоит из 6 вариантов, каждый из которых включает 3 задания. В самостоятельной работе проверяется знание понятий: внутренняя энергия, тепловое движен.
урок в 8 классе по теме «Внутренняя энергия и способы её изменения»
ТЕМА: Внутренняя энергия и способы её изменения.Цели урока:Образовательные:углубить и закрепить знания учащихся по данной теме, способствовать формированию умений применять полученные знания в н.
Тест по физике 8 класс по теме «Внутренняя энергия.Виды теплопередачи»
Тест оформлен в виде презентации.Предусматривается послайдовая демонстрация с занесением ответов в бланк.Проверка — ручная.
Тест по физике 8 класса по теме «Внутренняя энергия. Количество теплоты»
Тест оформлен в виде презентации.Предусматривается послайдовая демонстрация с занесением ответов в бланк.Проверка — ручная.
Урок физики в 8-м классе по теме: «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии»
Комбинированный урок физики.
Тест по теме «Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Виды теплопередачи»
Тест составлен для обучающихся 8 класса; включает в себя 2 варианта; в тесте имеются задания с выбором ответа, а также задания, предполагающие развернутый ответ.
Разработка урока по теме «Внутренняя энергия. Способы измерения внутренней энергии»
Разработка урока по теме «Внутренняя энергия. Способы измерения внутренней энергии» для 8 класса.
База задач ФизМатБанк
Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.
РАБОТА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В начале работы дизельного двигателя в цилиндр поступает воздух. Воздух начинает сжиматься с очень высокой степенью сжатия, это приводит к повышению давления и соответственно температуры. В конце такта сжатия в определенное время в нагретый воздух происходит впрыск дизельного топлива с помощью специального устройства —форсунки. Дизельное топливо от соприкосновения с горячим сжатым воздухом самовоспламеняется, поэтому вы наверно слышали, дизельный двигатель так и называют двигатель с воспламенением от сжатия. Рабочая смесь в таком двигателе образуется непосредственно в цилиндре.
Работа дизельного двигателя на такте впуска.
Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Во время этого такта в цилиндре создается разрежение. Впускной клапан открывается и происходит наполнение чистым воздухом (очистку воздуха обеспечивает воздухоочиститель). В цилиндре остаются отработавшие газы, которые смешиваются с воздухом. Во время такта впуска давление воздуха в цилиндре может колебатся от 80 до 90 кПа, а температура где-то от 50 до 75 градусов.
Работа дизельного двигателя во время такта сжатия.
Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом впускной и выпускной клапаны находятся в закрытом положении. Объем воздуха уменьшается, а давление пропорционально увеличивается, при этом увеличивается и температура. Давление воздуха может составлять 3,5 МПА, а температура держится на уровне 650-700 градусов. Чтобы обеспечить надежную раюоту двигателя необходимо, чтобы температура была значительно выше температуры самовоспламенения дизельного топлива.
Работа дизельного двигателя во время такта рабочего хода.
При такте расширения, так его еще называют. Оба клапана находятся в закрытом состоянии. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке в горячий и сжатый воздух впрыскивается мелко распыленное, дисперсное дизельное топливо давление составляет 20—22 МПа. Это давление нагнетает топливный насос. Топливо поступает в цилиндр, перемешиваясь с воздухом нагревается, далее испаряется и воспламеняется. При сгорании топлива в цилиндре давление составляет около 6-8 Мпа, а температура 1800-200 градусов. Образовавшиеся газы действуют на днище поршня и перемещают его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Этот такт совершает работа, поэтому он считается основным тактом рабочего цикла.
Работа дизельного двигателя во время такта выпуска.
Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом открыт выпускной клапан, через который вытесняются отработавшие газы из цилиндра. Давление при такте пуска составляет 110-120 кПа, а температура, 600-700 градусов.
Как работает дизельный двигатель
В данной статье описаны основные процессы, связанные с внутренним сгоранием топлива, рассказывается о четырёхтактном цикле, а также обо всех подсистемах благодаря которым происходит работа двигателя.
Содержание статьи
- Введение
- Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
- Система впрыска дизельного топлива
- Дизельное топливо
- Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель
- Узнать больше
- Читайте также » Статьи про все типы двигателей
В данной статье описаны основные процессы, связанные с внутренним сгоранием топлива, рассказывается о четырёхтактном цикле, а также обо всех подсистемах, благодаря которым происходит работа двигателя.
История дизеля начинается с изобретения бензинового двигателя. В 1876г. Николаус Август Отто изобрел и запатентовал бензиновый двигатель. В основе работы его модели лежал четырехтактный цикл сгорания топлива, также известный как «Цикл Отто», который используется в большинстве современных автомобильных двигателей. На первых порах бензиновый двигатель не обладал большой эффективностью, как и его основные конкуренты, например, паровой двигатель. В таких двигателях лишь 10% топлива реально использовалось для движения автомобиля. Остальное же топливо производило бесполезное тепло.
В 1878г. на занятиях в Высшей политехнической школе в Германии (аналог инженерного колледжа) Рудольф Дизель узнал о низком КПД бензиновых и паровых двигателей. Эта проблема вдохновила его на создание более производительного двигателя. Спустя много лет, в 1892г. Дизель запатентовал одноименный «Мощный двигатель внутреннего сгорания».
Но если дизельные двигатели более эффективные, почему бензиновые более популярные? Представляя себе дизельный двигатель, Вы, скорее всего, подумаете об огромном грузовике, который извергает черный грязный дым и сильно шумит. Именно по этим причинам в США автомобилистам и не нравится дизель. Несмотря на то, что этот тип двигателя превосходно подходит для перевозки грузов на большие расстояния, дизельные автомобили редко покупают для повседневной езды. Однако прогресс не стоит на месте, и идет модернизация дизельного двигателя для уменьшения загрязнения атмосферы и снижения уровня шума.
Если Вы еще не знаете, то, скорее всего, Вам будет интересно сперва узнать, «Как работает автомобильный двигатель», чтобы иметь общее представление о процессе внутреннего сгорания топлива. Когда прочитаете, возвращайтесь на эту страницу и узнаете все о секретах работы дизельного двигателя и последних инновациях.
КПД 4,5-литрового двигателя Duramax V-8 на 25% выше по сравнению с бензиновыми, при этом выхлопы намного чище.
Рудольф Дизель, изобретатель дизельного двигателя.
Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
По большому счету, дизельные и бензиновые двигатели имеют схожее устройство. И те, и другие являются двигателями внутреннего сгорания, преобразующие химическую энергию топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх-вниз внутри цилиндров. Поршни соединяются с коленвалом, и их линейное движение преобразуется в круговое движение, которое необходимо для вращения колес.
Как дизельный, так и бензиновый типы двигателей преобразуют топливо в энергию посредством серии взрывов или сгораний. Основное различие дизельных и бензиновых двигателей состоит в том, как происходят эти взрывы. В бензиновых двигателях подаваемая смесь топлива и воздуха сжимается во время хода поршня и воспламеняется искрой свечи. В дизельном же двигателе сначала происходит сжатие воздуха, затем происходит подача топлива. Нагреваемый при сжатии воздух воспламеняет топливо.
Ниже представлена анимация, наглядно демонстрирующая цикл дизеля. Сравните с анимацией цикла бензинового двигателя для того, чтобы увидеть основные различия.
В дизельном двигателе, как и в бензиновом, используется четырехтактный цикл сгорания топлива. Четыре такта работы:
Такт впуска — Впускной клапан открывается, происходит впуск воздуха и движение поршня вниз.
Такт сжатия — Поршень движется вверх, сжимая воздух.
Рабочий такт — Как только поршень достигает верхней точки, происходит впуск и возгорание топлива, при этом поршень движется вниз.
Такт выпуска — Поршень снова движется вверх, выталкивая продукты сгорания через выпускной клапан.
Необходимо помнить, что в дизельных двигателях не используются свечи зажигания, т.к. происходит впуск и сжатие воздуха, затем впрыск топлива непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск). В дизельном двигателе возгорание топлива происходит за счет тепла сжатого воздуха. В следующем разделе статьи представлен процесс впрыска дизельного топлива.
Система впрыска дизельного топлива
Существенным различием между дизельным и бензиновым двигателем является процесс впрыска топлива. В большинстве автомобильных двигателей используется впрыск во впускные каналы или карбюратор. При впрыске во впускные каналы, топливо поступает до начала такта впуска (вне цилиндра). В карбюраторе происходит смешивание воздуха и топлива до их попадания в цилиндр. Следовательно, в бензиновом двигателе топливо поступает в цилиндр в течение такта впуска, затем происходит сжатие. Степень сжатия смеси топливо-воздух определяет компрессию двигателя – если воздух слишком сильно сжать, смесь топливо-воздух самопроизвольно воспламеняется, вызывая детонацию. При этом происходит резкое повышение температуры, что может привести к повреждениям двигателя.
В дизельных двигателях используется система прямого впрыска топлива — дизельное топливо поступает непосредственно в цилиндр.
Дизельная форсунка является наиболее сложной деталью двигателя, которая претерпела многочисленные изменения. Расположение форсунки зависит от конкретного двигателя. Форсунка должна противостоять высокой температуре и давлению внутри цилиндра, распыляя при этом топливо. Равномерное распределение распыленного топлива в цилиндре также представляет собой сложную задачу, для этого на некоторых дизельных двигателях устанавливаются впускные клапаны, камеры предварительного сгорания и другие устройства, способствующие образованию вихревого потока воздуха для улучшения процесса сгорания топлива.
В некоторых дизельных двигателях используются свечи накаливания. В холодном двигателе процесс сжатия воздуха не всегда может обеспечить температуру, необходимую для воспламенения топлива. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемую проволоку (аналогичные проволоки используются в тостерах), которая повышает температуру камеры сгорания, что способствует запуску даже холодного двигателя. По словам высококвалифицированного специалиста по тяжелому оборудованию Клэя Бротертора:
Все функции современных дизельных двигателей контролируются электронной системой управления, которая представляет собой блок датчиков для измерения всех показателей, от оборотов двигателя, температуры масла и охлаждающей жидкости до точного положения поршня (верхней мертвой точки). Свечи накаливания редко используются в больших двигателях. Электронная система управления отслеживает температуру окружающего воздуха, задерживая запуск двигателя в холодную погоду. При этом впрыск топлива происходит позже, чем обычно. Воздух в цилиндре сжимается сильнее, создавая больше тепла, что способствует запуску.
В небольших двигателях и двигателях без сложной электронной системы управления используются свечи накаливания для решения проблемы холодного запуска.
Необходимо помнить, что механическая конструкция не является единственным отличием дизельного двигателя от бензинового. Само топливо также отличается.
Дизельное топливо
Сырая нефть является естественным природным образованием. В процессе переработки нефти может быть получено несколько видов топлива, включая бензин, авиационное топливо, керосин и, конечно же, дизель.
Если сравнить бензиновое и дизельное топливо, можно легко найти отличия. Они имеют разный запах. Дизельное топливо более тяжелое и маслянистое. Дизель испаряется значительно медленнее бензина – его точка кипения значительно выше, чем у воды. Дизель напоминает жидкое масло.
Испарение дизеля происходит медленнее, т.к. он тяжелее. Он содержит больше атомов углерода в более длинных цепочках, чем бензин (цепочка бензина C9H20, тогда как у дизеля уже C14H30). Для производства дизеля требуется меньше очистки, поэтому он дешевле бензина. Однако с 2004г. спрос на дизельное топливо увеличился по нескольким причинам, включая активное развитие промышленности и строительства в Китае и США [Источник: Управление по энергетической информации министерства энергетики США].
Энергетическая плотность дизеля значительно выше, чем у бензина. В среднем, 1 галлон (3,8 л) дизельного топлива содержит 155×10 6 Дж (147000 БТЕ), в то время как 1 галлон бензина содержит123×10 6 Дж (125000 БТЕ).
Энергетическая плотность и эффективность дизельных двигателей объясняют экономный расход топлива, по сравнению с аналогичными бензиновыми двигателями.
Дизельное топливо используется в различных сферах деятельности. Помимо грузовиков, несущихся по шоссе, оно также незаменимо в лодках, автобусах, поездах, кранах, фермерском хозяйстве, автомобилях аварийно-спасательных служб и силовых генераторах. Дизель настолько важен для экономики, что без него промышленность и сельское хозяйство мгновенно пострадали бы из-за больших инвестиций в альтернативное топливо с низкой мощностью и эффективностью. Около 94 % грузоперевозок в поездах, фурах и на кораблях зависят от дизеля.
Что касается вопросов экологии, у дизельного топлива есть свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ следует отметить тот факт, что дизель выпускает незначительное количество угарного, углекислого газов и углеводородов, которые способствуют глобальному потеплению. К недостаткам можно отнести высокое количество выделяемых азотных соединений и сажи, которые становятся причиной кислотных дождей, смога и плохого самочувствия. На следующей странице представлена информация о последних разработках по устранению недостатков дизеля.
Улучшение качества дизельного топлива и Биодизель
Во время нефтяного кризиса 1970-х гг., автомобильные компании Европы начали рекламировать дизельные двигатели для коммерческого транспорта как альтернативу бензиновым. Те, кто попробовал перейти на дизельные двигатели, были разочарованы — двигатели работали очень громко, возвращаясь домой, водители обнаруживали, что автомобили полностью покрыты сажей, из-за которой в крупных городах образовывался смог.
Однако за последние 30-40 лет были значительно улучшены показатели двигателей и чистота топлива. Прямой впрыск топлива контролируется сложными компьютерами, благодаря чему увеличивается КПД двигателей, снижается количество вредных выбросов. Высокоочищенный дизель, такой как топливо со сверхнизким содержанием серы, позволяет уменьшить количество вредных выбросов и выйти на уровень экологически чистого топлива. Среди других технологий следует отметить сажеуловитель с постоянной регенерацией, в котором используются фильтры и каталитический нейтрализатор отработавших газов. Происходит сжигание сажи и снижение выбросов угарного газа и углеводородов до 90% [Источник: Форум дизельных технологий]. Благодаря постоянному ужесточению экологических стандартов топлива, Европейских Союз подталкивает автомобильную промышленность к решению вопроса снижения выбросов.
Скорее всего, все слышали о биодизеле. Отличается ли он от обычного дизеля? Биодизель является альтернативным топливом или присадкой для дизельных двигателей, использование которых не предполагает значительных изменений конструкции двигателя. Биодизель не является продуктом переработки нефти, он получается из растительных масел или животных жиров после химического изменения. (Интересный факт: Рудольф Дизель изначально планировал использования масла семян овощей в качестве топлива для своего изобретения.) Биодизель добавляют в обычный дизель или используют в качестве отдельного топлива.