BÀI 28. ĐỘNG CƠ NHIỆT
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Động cơ nhiệt
+ Động cơ nhiệt là động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành cơ năng
+ Các loại động cơ nhiệt
- Động cơ đốt ngoài: máy hơi nước, tuabin hơi nước, loại động cơ này có đặc điểm là nhiên liệu (củi, than, dầu …) được đốt cháy ở bên ngoài xilanh động cơ
- Động cơ đốt trong: động cơ nổ bốn kì, động cơ điezen, động cơ phản lực, có nhiên liệu được đốt cháy ngay ở bên trong xilanh.
2. Động cơ nổ bốn kì
Động cơ nổ bốn kì là động cơ nhiệt thường gặp nhất hiện nay
a) Cấu tạo: Động cơ gồm xilanh, trong có pittong (3) được nối với tay quay (5) và trục bằng biên (4). Trên trục quay có gắn vô lăng (6). Phía trên xilanh có hai van (1) và (2) tự động đóng và mở khi pittong chuyển động. Ở trên xilanh có bugi (7) để bật tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu trong xilanh.
|
|
b) Chuyển vận
Động cơ hoạt động có 4 kì:
+ Kì thứ nhất: Hút nhiên liệu. Pit-tông chuyển động xuống dưới. Van (1) mở, van (2) đóng, hỗn hợp nhiên liệu được hút vào xilanh. Cuối kì này xilanh đã chứa đầy hỗn hợp nhiên liệu và van (1) đóng lại. |
|
+ Kì thứ hai: Nén nhiên liệu. Pit-tông chuyển động lên phía trên nén hỗn hợp nhiên liệu trong xilanh |
|
+ Kì thứ ba: Đốt nhiên liệu, sinh công. Khi pit-tông lên đến tận cùng thì bugi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, kèm theo tiếng nổ và tỏa nhiệt. Các chất khí mới tạo thành dãn nở, sinh công đẩy pit-tông xuống dưới. Cuối kì này van (2) mở ra. |
|
+ Kì thứ tư: Thoát khí đã cháy. Pit-tông chuyển động lên phía trên, dồn hết khí trong xilanh ra ngoài qua van (2). Sau đó các kì của động cơ lại được lặp lại. |
|
3. Hiệu suất của động cơ nhiệt
Hiệu suất của động cơ nhiệt: \(H=\frac{A}{Q}\cdot 100\)%
Trong đó:
A là công có ích do máy tạo ra (J)
Q là nhiệt lượng tỏa ra của nhiên liệu bị đốt cháy (J)
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Bài tập động cơ nhiệt
Các bài tập liên quan đến động cơ nhiệt thường liên quan đến hiệu suất, ta làm theo các bước sau:
Bước 1: Viết biểu thức tính công cơ học (phần công có ích)
A = F.s = P.t
Bước 2: Viết biểu thức tính nhiệt lượng do đốt nhiên liệu tỏa ra Q = q.m
Bước 3: Lập biểu thức tính hiệu suất của động cơ, từ đó rút ra đại lượng đề bài yêu cầu tính
\(H=\frac{A}{Q}\cdot 100\)%
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 99 SGK Vật Lí 8):
Ở động cơ nổ 4 kì cùng như ở bất kì động cơ nhiệt nào khác có phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích không? Tại sao?
Trả lời:
Ở động cơ nổ 4 kì cũng như ở bất kì động cơ nhiệt nào khác, không phải toàn bộ nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Một phần nhiệt lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được truyền cho các bộ phận của động cơ nhiệt làm cho các bộ phận này nóng lên, đồng thời một phần nữa theo khí thải thoát ra ngoài khí quyển làm cho khí quyển cũng nóng lên.
Câu C2 (trang 99 SGK Vật Li 8):
Trong thực tế chỉ có khoảng từ 30% đến 40% nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra được biến thành công có ích. Người ta nói các động cơ nhiệt có hiệu suất vào khoảng từ 30% đến 40% và đưa ra công thức tính hiệu suất: \(H=\frac{A}{Q}\)
Hãy phát biểu định nghĩa hiệu suất của động cơ nhiệt và nêu tên đơn vị của các đại lượng có mặt trong biểu thức trên.
Trả lời:
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 chuyến hóa thành công. Đơn vị của A là Jun (J).
Q là nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra. Đơn vị của Q là Jun (J).
Câu C3 (trang 99 SGK Vật Lí 8):
Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 có phải là động cơ nhiệt không? Tại sao?
Trả lời:
Các máy cơ đơn giản học ở lớp 6 bao gồm mặt phẳng nghiêng, đòn bẩy và ròng rọc. Các máy cơ này không phải là động cơ nhiệt vì trong quá trình hoạt động của các máy này không có sự chuyển hóa từ năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy thành cơ năng.
Câu C4 (trang 99 SGK Vật Lí 8):
Hãy kể tên các dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì mà em biết.
Trả lời:
Một số dụng cụ có sử dụng động cơ nổ 4 kì: Một số loại động cơ ô tô, một số loại động cơ xe máy, máy nổ của nhà máy nhiệt điện,…
Câu C5 (trang 99 SGK Vật Lí 8):
Theo em thì động cơ nhiệt có thể gây ra những tác hại nào đối với môi trường sống của chúng ta?
Trả lời:
Những tác hại đối với môi trường sống của chúng ta do động cơ nhiệt gây ra:
+ Ô nhiễm môi trường do khí thải của các động cơ có nhiều chất độc.
+ Ô nhiễm về tiếng ồn.
+ Nhiệt lượng do động cơ thải ra góp phần làm tăng nhiệt độ của khí quyển.
Câu C6 (trang 99 SGK Vật Lí 8):
Một ô tô chạy được quãng đường 100 km với lực kéo trung bình là 700 N, tiêu thụ hết 5 lít xăng (khoảng 4 kg). Tính hiệu suất của động cơ ô tô.
Tóm tắt:
S = 100 km = 100000 m; F = 700 N
m = 4 kg.
Hiệu suất H = ?
Lời giải:
Công động cơ ô tô thực hiện là: A = F.S = 700.100000 = 7.107 J.
Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra là: Q = m.q = 4.46.106 = 18,4.107 J
Hiệu suất của động cơ ô tô là: \(\text{H}=\frac{\text{A}}{\text{Q}}\cdot 100=\frac{{{7.10}^{7}}}{18,{{4.10}^{7}}}\cdot 100=38,04\)%
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài Động cơ nhiệt do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.