Question

Ciepło spalania c informuje nas o tym, ile ciepła jest przekazywane otoczeniu przy spaleniu 1 kg danej substancji. Ciepło uzyskane przy spaleniu masy m wyraża się wzorem Q=mc. Oblicz sprawność silnika samochodu, który przy szybkości 100 km/h zużywa na 1 km drogi 50 g benzyny. Moc silnika wynosi 30 kW, a ciepło spalania benzyny 50 MJ/kg.

Answer 1

Przyjmijmy S=100km w celu ułatwienia obliczeń, możemy przyjąć dowolną inną wartość, o ile będziemy taką samą wartość używać do obliczenia pracy wykonanej przez silnik i ciepła wydzielonego przez benzynę na tym dystansie. Możemy również obliczenia wykonać bez podstawiania wartości, wówczas w ostatecznym wzorze droga nam się skróci.

Samochód na dystansie S spali
m = 50g/km * 100km = 5000g = 5kg benzyny,
zatem ciepło przekazane przez benzynę wynosi
Q = mc = 5kg*30MJ/kg = 150Mj.
Dystans ten pokona w czasie
t = S/V = 100km / 100 km/h = 1h = 3600s.
Praca wykonana przez silnik w tym czasie wynosi
W = Pt = 30kW * 3600s = 30000W*3600s = 108000000J = 108MJ.
Zatem sprawność silnika wynosi
η=W/Q = 108MJ/150MJ = 0,72