Giải Vật lý 10 nâng cao – Bài 60: Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh.

42

Câu C1 trang 302 Vật lí 10 nâng cao. Hiệu suất của động cơ nhiệt có thể lớn hơn 1 hay không?
Giải
Hiệu suất hoạt động của động cơ nhiệt không thể lớn hơn 1 vì \(\left| A \right| Câu C2 trang 302 SGK Vật lí 10 nâng cao. Máy điều hòa nhiệt độ có phải là một máy lạnh hay không?
Giải:
Máy điều hòa nhiệt độ chính là máy lạnh vì nó hoạt động đúng như một máy lạnh.

Câu C3 trang 303 SGK Vật lí 10 nâng cao. Hiệu năng của máy lạnh có thể lớn hơn 1 hay không?
Giải:
Hiệu năng của máy lạnh có thể lớn hơn 1 vì \({Q_2}\) có thể lớn hơn \(\left| A \right|\), và thực tế hiệu năng của máy lạnh luôn lớn hơn 1.

Bài 1 trang 307 SGK Vật lí 10 nâng cao. Chuyển động nào dưới đây không đề cập đến việc biến đổi từ nhiệt sang công?
A.Chuyển động quay của đèn kéo quân.
B.Sự bật lên của nắp ấm nước khi nước trong ấm đang sôi.
C.Bèo trôi trên dòng sông.
D.Sự bay lên của khí cầu hở nhờ đốt nóng khí bên trong khí cầu.
Giải:
Chọn C

Bài 2 trang 307 SGK Vật lí 10 nâng cao. Một động cơ nhiệt làm việc sau một thời gian thì tác nhân đã nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng \({Q_1} = 1,{5.10^6}\) J , truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng \(Q_2′ = 1,{2.10^6}\)J .
Hãy tính hiệu suất thực của động cơ nhiệt này và so sánh nó với hiệu suất cực đại nếu nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh lần lượt là \({250^0}C\) và \({30^0}C\) .
Giải
Hiệu suất thực của động cơ:
\(H = {{{Q_1} – {Q_2}} \over {{Q_1}}} = {{1,{{5.10}^6} – 1,{{2.10}^6}} \over {1,{{5.10}^6}}} = 20\% \)
Hiệu suất cực đại của động cơ:
\({H_{\max }} = {{{T_1} – {T_2}} \over {{T_1}}} = {{\left( {250 + 273} \right) – \left( {30 + 273} \right)} \over {250 + 273}} \approx 42\% \)
So sánh: \(H

Bài 3 trang 307 SGK Vật lí 10 nâng cao. Ở một động cơ nhiệt, nhiệt độ của nguồn nóng là \({520^o}C\), của nguồn lạnh là \({20^o}C\) . Hỏi công cực đạị mà động cơ thực hiện được nếu nó nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng \({10^7}\)J? công cực đại là công mà động cơ nhiệt sinh ra nếu hiệu suất của nó là cực đại.
Giải:
\(\eqalign{
& \left. \matrix{
{H_{{\rm{max}}}} = {{{T_2} – {T_1}} \over {{T_1}}} \hfill \cr
{H_{{\rm{max}}}} = {{{{\left| A \right|}_{{\rm{max}}}}} \over {{Q_1}}} \hfill \cr} \right\} \cr
& \Rightarrow {\left| A \right|_{{\rm{max}}}} = {{{T_2} – {T_1}} \over {{T_1}}}.{Q_1}\cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; = {{(520+273) – (20+273)} \over {520 + 237}}{.10^7} \cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; = 0,{63.10^7} (J)\cr} \)

Bài 4 trang 307 SGK Vật lí 10 nâng cao. Để nhiệt độ trong phòng ở \({20^0}C\), người ta dùng một máy lạnh (trong trường hợp này người ta gọi là máy điều hòa không khí) mỗi giờ tiêu thụ công bằng \({5.10^6}\)J.
Tính nhiệt lượng lấy từ không khí trong phòng mỗi giờ, biết rằng hiệu năng của máy lạnh là \(\varepsilon = 4\)
Giải:
\(\varepsilon = {{{Q_2}} \over A} \Rightarrow {Q_2} = \varepsilon A = 4.{5.10^6} = {2.10^7}\)J

Bài 5 trang 307 SGK Vật lí 10 nâng cao. Hiệu suất thực của một máy hơi nước bằng nửa hiệu suất cực đại. Nhiệt độ của hơi khi ra khỏi lò hơi (nguồn nóng) là \({227^0}C\) và nhiệt độ của buồng ngưng (nguồn lạnh) là \({77^0}C\) . Tính công của máy hơi nước này nếu mỗi giờ nó tiêu thụ 700 kg than có năng suất tỏa nhiệt là \({31.10^6}\) J/kg.
Giải
Nhiệt lượng cấp cho động cơ trong một giây:
\({Q_1} = {{mg} \over {3600}} = {{{{700.31.10}^6}} \over {3600}} \approx 6,{03.10^6}\) (J)
Hiệu suất động cơ:
\(H = {1 \over 2}{H_{{\rm{max}}}} = {1 \over 2}.{{{T_1} – {T_2}} \over {{T_1}}} = {1 \over 2}.{{(227+273) – (77+273)} \over {227 + 273}} \)
\(= 0,15\)
Công suất ra của động cơ:
\(P = H{Q_1} = 6,{03.10^6}.0,15 \approx 904\) (kW)