fizikzauglom

8 КЛАСС · ПРАКТИКА

Задачи: Тепловые двигатели, 8 класс

Работа газа, устройство двигателей и их КПД.

18 задач в 3 подтемах
Потренироваться в интерактивном режиме

Здесь условия и разбор решения можно читать без аккаунта. В тренажёре те же разборы нужно собрать самому: «Дано», формулы, порядок шагов и ответ.

Условия задач

Варианты ответа даны для сверки, разбор решения открывается под каждой задачей.

18 задач
Позиция в подборке: 1 из 18

Задача №22

Работа газа и устройство двигателей

Какому понятию соответствует описание: «Газ совершает механическую работу, когда при расширении перемещает поршень или лопатки турбины.»?

Варианты ответа

  1. \text{Работа расширяющегося газа}
  2. \text{Двигатель внутреннего сгорания}
  3. \text{Паровая турбина}
  4. \text{Капиллярные явления}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
\text{Описание}
\text{Газ совершает механическую работу, когда при расширении перемещает поршень или лопатки турбины.}
Найти

\text{название понятия}

  1. \text{Сравним утверждение с определением}

    Часть внутренней энергии газа превращается в механическую, а сжатие внешней силой может увеличить внутреннюю энергию.

  2. \text{Формулируем вывод}\text{Понятие} = \text{Работа расширяющегося газа}

Ответ\text{Понятие} = \text{Работа расширяющегося газа}

Позиция в подборке: 2 из 18

Задача №23

Работа газа и устройство двигателей

Какому понятию соответствует описание: «Тепловая машина, в которой топливо сгорает внутри цилиндра, а расширяющийся газ действует на поршень.»?

Варианты ответа

  1. \text{Двигатель внутреннего сгорания}
  2. \text{Работа расширяющегося газа}
  3. \text{Паровая турбина}
  4. \text{Капиллярные явления}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
\text{Описание}
\text{Тепловая машина, в которой топливо сгорает внутри цилиндра, а расширяющийся газ действует на поршень.}
Найти

\text{название понятия}

  1. \text{Сравним утверждение с определением}

    Четырёхтактный цикл включает впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск; полезная работа получается главным образом на рабочем ходе.

  2. \text{Формулируем вывод}\text{Понятие} = \text{Двигатель внутреннего сгорания}

Ответ\text{Понятие} = \text{Двигатель внутреннего сгорания}

Позиция в подборке: 3 из 18

Задача №24

Тепловые двигатели

Во время какого такта четырёхтактного двигателя нагретые газы непосредственно совершают полезную работу над поршнем?

Варианты ответа

  1. \text{Рабочий ход}
  2. \text{Впуск}
  3. \text{Сжатие}
  4. \text{Выпуск}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
\text{Цикл}
\text{четыре такта}
Найти

\text{такт полезной работы}

  1. \text{После воспламенения давление газа резко растёт}
  2. \text{Газ расширяется и толкает поршень}\text{рабочий ход}

Ответ\text{рабочий ход}

Позиция в подборке: 4 из 18

Задача №25

КПД тепловой машины и окружающая среда

Какому понятию соответствует описание: «Устройство, циклически получающее теплоту от нагревателя, совершающее работу и отдающее часть энергии холодильнику.»?

Варианты ответа

  1. \text{Тепловая машина}
  2. \text{КПД теплового двигателя}
  3. \text{Воздействие тепловых машин}
  4. \text{Капиллярные явления}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
\text{Описание}
\text{Устройство, циклически получающее теплоту от нагревателя, совершающее работу и отдающее часть энергии холодильнику.}
Найти

\text{название понятия}

  1. \text{Сравним утверждение с определением}

    Невозможно превратить в работу всю полученную теплоту, поэтому КПД любой реальной тепловой машины меньше единицы.

  2. \text{Формулируем вывод}\text{Понятие} = \text{Тепловая машина}

Ответ\text{Понятие} = \text{Тепловая машина}

Позиция в подборке: 5 из 18

Задача №26

КПД тепловой машины и окружающая среда

Какому понятию соответствует описание: «Отношение работы, полученной от теплового двигателя за цикл, к теплоте, поступившей рабочему телу от нагревателя за тот же цикл.»?

Варианты ответа

  1. \text{КПД теплового двигателя}
  2. \text{Тепловая машина}
  3. \text{Воздействие тепловых машин}
  4. \text{Капиллярные явления}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
\text{Описание}
\text{Отношение работы, полученной от теплового двигателя за цикл, к теплоте, поступившей рабочему телу от нагревателя за тот же цикл.}
Найти

\text{название понятия}

  1. \text{Сравним утверждение с определением}

    Для двигателя η = A/Q₁. Теплота Q₁, дошедшая до рабочего тела, может быть меньше энергии сгоревшего топлива qm. Если оценивают всю установку по топливу, используют A/(qm), включая потери передачи теплоты; эти две границы расчёта нельзя смешивать.

  2. \text{Формулируем вывод}\text{Понятие} = \text{КПД теплового двигателя}

Ответ\text{Понятие} = \text{КПД теплового двигателя}

Позиция в подборке: 6 из 18

Задача №27

Тепловые двигатели

Двигатель получил от топлива 400 кДж и совершил 120 кДж полезной работы. Найдите КПД.

Варианты ответа

  1. 30\,\%
  2. 12\,\%
  3. 70\,\%
  4. 333\,\%
Показать разборСкрыть разбор
Дано
A
120\,\text{кДж}
Q_1
400\,\text{кДж}
Найти

\eta

  1. \eta=\frac{A}{Q_1}\eta=\frac{120}{400}\eta = 0{,}3
  2. \eta=30\,\%

Ответ30\,\%

Позиция в подборке: 7 из 18

Задача №115

Работа газа и устройство двигателей

Газ расширяется при постоянном давлении 100000 Па, увеличивая объём на 0{,}002 м³. Найдите работу газа.

Варианты ответа

  1. 200\,\text{Дж}
  2. 400\,\text{Дж}
  3. 100\,\text{Дж}
  4. 600\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
p
100000\,\text{Па}
V
0{,}002\,\text{м}^{3}
Найти

A

  1. A=p\Delta VA=100000 \cdot 0{,}002A=200\,\text{Дж}

    При расширении работа газа положительна.

Ответ200\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 8 из 18

Задача №116

Работа газа и устройство двигателей

Газ расширяется при постоянном давлении 200000 Па, увеличивая объём на 0{,}003 м³. Найдите работу газа.

Варианты ответа

  1. 1200\,\text{Дж}
  2. 600\,\text{Дж}
  3. 300\,\text{Дж}
  4. 1800\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
p
200000\,\text{Па}
V
0{,}003\,\text{м}^{3}
Найти

A

  1. A=p\Delta VA=200000 \cdot 0{,}003A=600\,\text{Дж}

    При расширении работа газа положительна.

Ответ600\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 9 из 18

Задача №117

Работа газа и устройство двигателей

Газ получил 1000 Дж теплоты и расширился от 0{,}002 до 0{,}005 м³ при постоянном давлении 100000 Па. Найдите изменение внутренней энергии.

Варианты ответа

  1. 1400\,\text{Дж}
  2. 700\,\text{Дж}
  3. 350\,\text{Дж}
  4. 2100\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
1000\,\text{Дж}
V_1
0{,}002\,\text{м}^{3}
V_2
0{,}005\,\text{м}^{3}
p
100000\,\text{Па}
Найти

\Delta U

  1. A=p(V_2-V_1)A=100000 \cdot (0{,}005 - 0{,}002)A=300\,\text{Дж}

    Находим работу, совершённую самим газом.

  2. \Delta U=Q-A\Delta U=1000 - 300\Delta U=700\,\text{Дж}

    Оставшаяся энергия увеличивает внутреннюю энергию.

Ответ700\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 10 из 18

Задача №118

Работа газа и устройство двигателей

Газ получил 1800 Дж теплоты и расширился от 0{,}003 до 0{,}007 м³ при постоянном давлении 200000 Па. Найдите изменение внутренней энергии.

Варианты ответа

  1. 2000\,\text{Дж}
  2. 500\,\text{Дж}
  3. 1000\,\text{Дж}
  4. 3000\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
1800\,\text{Дж}
V_1
0{,}003\,\text{м}^{3}
V_2
0{,}007\,\text{м}^{3}
p
200000\,\text{Па}
Найти

\Delta U

  1. A=p(V_2-V_1)A=200000 \cdot (0{,}007 - 0{,}003)A=800\,\text{Дж}

    Находим работу, совершённую самим газом.

  2. \Delta U=Q-A\Delta U=1800 - 800\Delta U=1000\,\text{Дж}

    Оставшаяся энергия увеличивает внутреннюю энергию.

Ответ1000\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 11 из 18

Задача №119

Работа газа и устройство двигателей

Сначала газ получил 500 Дж при постоянном объёме. Затем получил ещё 900 Дж и расширился на 0{,}002 м³ при давлении 100000 Па. Найдите суммарное изменение внутренней энергии.

Варианты ответа

  1. 2400\,\text{Дж}
  2. 600\,\text{Дж}
  3. 1200\,\text{Дж}
  4. 3600\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q_1
500\,\text{Дж}
Q_2
900\,\text{Дж}
V
0{,}002\,\text{м}^{3}
p
100000\,\text{Па}
Найти

\Delta U

  1. A=p\Delta VA=100000 \cdot 0{,}002A=200\,\text{Дж}

    При постоянном объёме работы нет; она возникает только на втором этапе.

  2. Q=Q_1+Q_2Q=500 + 900Q=1400\,\text{Дж}

    Складываем полученную теплоту.

  3. \Delta U=Q-A\Delta U=1400 - 200\Delta U=1200\,\text{Дж}

    Применяем первый закон ко всему процессу.

Ответ1200\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 12 из 18

Задача №120

Работа газа и устройство двигателей

Сначала газ получил 800 Дж при постоянном объёме. Затем получил ещё 1200 Дж и расширился на 0{,}003 м³ при давлении 200000 Па. Найдите суммарное изменение внутренней энергии.

Варианты ответа

  1. 2800\,\text{Дж}
  2. 700\,\text{Дж}
  3. 4200\,\text{Дж}
  4. 1400\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q_1
800\,\text{Дж}
Q_2
1200\,\text{Дж}
V
0{,}003\,\text{м}^{3}
p
200000\,\text{Па}
Найти

\Delta U

  1. A=p\Delta VA=200000 \cdot 0{,}003A=600\,\text{Дж}

    При постоянном объёме работы нет; она возникает только на втором этапе.

  2. Q=Q_1+Q_2Q=800 + 1200Q=2000\,\text{Дж}

    Складываем полученную теплоту.

  3. \Delta U=Q-A\Delta U=2000 - 600\Delta U=1400\,\text{Дж}

    Применяем первый закон ко всему процессу.

Ответ1400\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 13 из 18

Задача №121

КПД тепловой машины и окружающая среда

Полезная работа установки 300 Дж при затраченной энергии 500 Дж. Найдите КПД в процентах.

Варианты ответа

  1. 120\,\text{\%}
  2. 60\,\text{\%}
  3. 30\,\text{\%}
  4. 180\,\text{\%}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
A
300\,\text{Дж}
Q
500\,\text{Дж}
Найти

\eta

  1. \eta=\frac{A}{Q}\cdot100\eta=\frac{300}{500} \cdot 100\eta=60\,\text{\%}

    Полезная энергия не превышает затраченную.

Ответ60\,\text{\%}

Позиция в подборке: 14 из 18

Задача №122

КПД тепловой машины и окружающая среда

Полезная работа установки 450 Дж при затраченной энергии 1000 Дж. Найдите КПД в процентах.

Варианты ответа

  1. 90\,\text{\%}
  2. 22{,}5\,\text{\%}
  3. 45\,\text{\%}
  4. 135\,\text{\%}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
A
450\,\text{Дж}
Q
1000\,\text{Дж}
Найти

\eta

  1. \eta=\frac{A}{Q}\cdot100\eta=\frac{450}{1000} \cdot 100\eta=45\,\text{\%}

    Полезная энергия не превышает затраченную.

Ответ45\,\text{\%}

Позиция в подборке: 15 из 18

Задача №123

КПД тепловой машины и окружающая среда

Установка получила 2000 Дж энергии и имеет КПД 60 %. Сколько энергии ушло в потери?

Варианты ответа

  1. 1600\,\text{Дж}
  2. 400\,\text{Дж}
  3. 800\,\text{Дж}
  4. 2400\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
2000\,\text{Дж}
e
60\,\text{\%}
Найти

R

  1. A=Q\frac{\eta}{100}A=\frac{2000 \cdot 60}{100}A=1200\,\text{Дж}

    Переводим процент КПД в долю.

  2. R=Q-AR=2000 - 1200R=800\,\text{Дж}

    Потери составляют оставшуюся энергию.

Ответ800\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 16 из 18

Задача №124

КПД тепловой машины и окружающая среда

Установка получила 3000 Дж энергии и имеет КПД 70 %. Сколько энергии ушло в потери?

Варианты ответа

  1. 1800\,\text{Дж}
  2. 450\,\text{Дж}
  3. 2700\,\text{Дж}
  4. 900\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
3000\,\text{Дж}
e
70\,\text{\%}
Найти

R

  1. A=Q\frac{\eta}{100}A=\frac{3000 \cdot 70}{100}A=2100\,\text{Дж}

    Переводим процент КПД в долю.

  2. R=Q-AR=3000 - 2100R=900\,\text{Дж}

    Потери составляют оставшуюся энергию.

Ответ900\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 17 из 18

Задача №125

КПД тепловой машины и окружающая среда

Установка получает 10000 Дж. Первый этап передаёт дальше 80 % энергии, второй превращает в полезную работу 50 % поступившей к нему энергии. Найдите суммарные потери энергии.

Варианты ответа

  1. 12000\,\text{Дж}
  2. 3000\,\text{Дж}
  3. 18000\,\text{Дж}
  4. 6000\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
10000\,\text{Дж}
e_1
80\,\text{\%}
e_2
50\,\text{\%}
Найти

R

  1. E=Q\frac{\eta_1}{100}E=\frac{10000 \cdot 80}{100}E=8000\,\text{Дж}

    На втором этапе доступна только энергия после первого.

  2. A=E\frac{\eta_2}{100}A=\frac{8000 \cdot 50}{100}A=4000\,\text{Дж}

    КПД этапов перемножаются, а не складываются.

  3. R=Q-AR=10000 - 4000R=6000\,\text{Дж}

    Вычитаем итоговую полезную работу из начальной энергии.

Ответ6000\,\text{Дж}

Позиция в подборке: 18 из 18

Задача №126

КПД тепловой машины и окружающая среда

Установка получает 20000 Дж. Первый этап передаёт дальше 75 % энергии, второй превращает в полезную работу 60 % поступившей к нему энергии. Найдите суммарные потери энергии.

Варианты ответа

  1. 11000\,\text{Дж}
  2. 22000\,\text{Дж}
  3. 5500\,\text{Дж}
  4. 33000\,\text{Дж}
Показать разборСкрыть разбор
Дано
Q
20000\,\text{Дж}
e_1
75\,\text{\%}
e_2
60\,\text{\%}
Найти

R

  1. E=Q\frac{\eta_1}{100}E=\frac{20000 \cdot 75}{100}E=15000\,\text{Дж}

    На втором этапе доступна только энергия после первого.

  2. A=E\frac{\eta_2}{100}A=\frac{15000 \cdot 60}{100}A=9000\,\text{Дж}

    КПД этапов перемножаются, а не складываются.

  3. R=Q-AR=20000 - 9000R=11000\,\text{Дж}

    Вычитаем итоговую полезную работу из начальной энергии.

Ответ11000\,\text{Дж}

Теория по этим задачам

Разберитесь в теме, если задача не поддаётся.

Работа газа и устройство двигателейРасширение газа, двигатель внутреннего сгорания и паровая турбина.КПД тепловой машины и окружающая средаПреобразование энергии, неизбежные потери и экологические последствия.

Формулы по теме

Обозначения и единицы измерения ищите в справочнике.

Коэффициент полезного действияη · %РаботаA · Дж