13 - 1
§23. Питома теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника (139-145) §24. Принцип дії теплових двигунів. ККД теплового двигуна (145-149)
1. Експериментальні задачі про питому теплоту згоряння
-
Скільки тепла виділяється під час згоряння 100 г свічки, якщо питома теплота згоряння парафіну дорівнює приблизно 42 МДж/кг?
-
Що більше дасть енергії: згоряння 1 кг дров (≈15 МДж/кг) чи 0,5 кг бензину (≈44 МДж/кг)?
2. Цікава інформація
-
Парафінові свічки чи спиртовки — зручний спосіб для досліджень. Але навіть невеликий шматок цукру під час горіння виділяє значну кількість енергії.
-
В сучасних літаках у баках може бути понад 100 тонн авіаційного пального. При згорянні цього запасу виділяється енергія, співмірна з потужністю невеликої електростанції.
3. Про ККД нагрівника
-
Взяти електричний чайник: майже вся електроенергія йде у нагрів води, тому ККД ≈ 95–98 %.
-
Газова плита має ККД лише 30–50 %, бо частина тепла йде в повітря.
Запитання для учня: чому ж попри це ми часто гріємо воду саме на газі?
4. Принцип роботи теплових двигунів
-
Парова машина: теплота перетворюється на роботу через розширення пари.
-
Двигун внутрішнього згоряння: теплота виділяється прямо в циліндрі.
-
Реактивний двигун: гази, що розширюються, створюють реактивну тягу.
Цікаве питання: чому ККД теплових двигунів завжди менший за 100 %?
5. Побутова задача
Автомобіль витратив 10 л бензину. Питома теплота згоряння бензину — 44 МДж/кг, густина — 0,74 кг/л.
– Скільки теплоти виділилося?
– Якщо ККД двигуна ≈ 25 %, то скільки енергії пішло на корисну роботу?
6. Несподіване спостереження
Деякі новітні електродвигуни (наприклад, у Tesla) мають ККД понад 90 %. Чому ж вони набагато ефективніші за двигуни внутрішнього згоряння?