Silnik samochodu spala średnio V=8 l benzyny po przejechaniu odległości s = 100km.
a) Odległość z Łodzi do Warszawy wynosi 150 km, oblicz koszt przejechania tej trasy, jeżeli jeden litr benzyny kosztuje c = 4,85 zł.
b) Oblicz sprawność silnika. Średnia siła oporów ruchu wynosi F= 1200 N, ciepło spalania benzyny wynosi Cs=50MJ/kg. Gęstość benzyny wynosi 800 kg/m3.
c) Oblicz maksymalną moc tego silnika, jeżeli może on osiągnąć prędkość V=162 km/h. Moc wyraź w koniach mechanicznych, przyjmując że 1 KM = 750 W.
d) Oblicz ile razy ilość ciepła wytworzona przy spalaniu benzyny w jednym cyklu jest większa od ilości ciepła oddanego do chłodnicy.
Samochód spala 8 l /(100 km).
a) Z Łodzi do Warszawy spalił 150/100*8=12 l
Koszt benzyny 12 l * 4,85 zł/l = 58,20 zł, co oczywiscie nie jest kosztem jazdy, bo nie tylko benzyna wpływa na koszt (także oleje, inne płyny, zużywanie części, przeglądy, ubezpieczenia, amortyzacja itp.)
b) Na 100 km spala 8 l, co stanowi 8*0,8 kg/l = 6,4 kg. Spalenie tyle benzyny daje następijacą ilość ciepła: Q = 6,4 kg * 50 MJ/kg = 320 MJ
Samochód pokonuje opory F=1200 N i jeśli jedzie dalej ruchem jednostajnym, to siła oporów jest równa sile ciągu silnika. Praca wykonana przez silnik na odcinku 100 km wynosi zatem W = Fs = 1200 N * 100 000 m = 120 MJ
Sprawność wyliczamy dzieląc pracę przez dostarczoną energię (pochodząca ze spalenia paliwa): η = W / Q = 120/320 = 0,375 = 37,5%
c) Moc = Siła * prędkość_max = 1200 N * 162000m/(3600 s) = 54 000 W = 54000/750 = 72 KM. W rzeczywistosci 1 KM = 735,5 W.
d) Zakladamy, że reszta energii po spaleniu oddawana jest chłodnicy: Q - W
Szukany stosunek to:
Q / (Q - W) = 320 / (320 - 120) = 1,6
co jest oczywiscie równe