Как найти расход бензина в физике

Условие задачи:

Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Мощность двигателя автомобиля 20 кВт, КПД равен 25%.

Задача №5.1.19 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

(S=1) км, (upsilon=72) км/ч, (N=20) кВт, (eta=25%), (V-?)

Решение задачи:

Согласно определению коэффициент полезного действия (КПД) – это отношение полезной работы автомобиля к затраченной работе.

[eta  = frac{{{A_п}}}{{{A_з}}};;;;(1)]

Полезную работу (A_п) можно определить через его мощность (N) и время работы (t). Последнее можно найти как отношение пройденного пути (S) к скорости движения (upsilon), поэтому:

[{A_п} = Nt = frac{{NS}}{upsilon };;;;(2)]

Затраченная работа (A_з) равна количеству теплоты (Q), выделившейся при сгорании бензина в двигателе. Последнюю найдем как произведение удельной теплоты сгорания (q) на массу бензина (m).

[{A_з} = qm]

Массу бензина представим как произведение плотности бензина (rho) на объем (V).

[{A_з} = qrho V;;;;(3)]

Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), тогда:

[eta  = frac{{NS}}{{upsilon qrho V}}]

Выразим искомый объем бензина (V):

[V = frac{{NS}}{{eta upsilon qrho }}]

Плотность бензина (rho) равна 700 кг/м³, а удельная теплота сгорания (q) – 46 МДж/кг. Переведем скорость из км/ч в м/с, а КПД из процентов в доли единицы:

[72;км/ч = frac{{72 cdot 1000}}{{1 cdot 3600}};м/с = 20;м/с]

[25%  = 0,25]

Подставим значения величин в последнюю формулу, чтобы посчитать численный ответ.

[V = frac{{20 cdot {{10}^3} cdot 1000}}{{0,25 cdot 20 cdot 46 cdot {{10}^6} cdot 700}} = 124,2 cdot {10^{ – 6}};м^3 = 124,2;см^3]

Ответ: 124,2 см³.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

5.1.18 Мощность, развиваемая двигателем самолета на скорости 900 км/ч, равна 3 МВт. При этом
5.1.20 Горячее тело, температура которого 70 C, приведено в соприкосновение с холодным телом
5.1.21 Для экономии энергии стальной бак массой 4 кг заменили стальной сеткой массой 1,5 кг

S = 1 км = 1000 м.

V = 60 км/ч = 16,7 м/с.

N = 17 кВт = 17000 Вт.

q = 4,6 * 10⁷ Дж/кг.

КПД = 30 %.

m — ?

КПД = А * 100 % / Q — определение для коэффициента полезного действия двигателя автомобиля.

А = N * t.

Время движения автомобиля выразим формулой: t = S / V.

A = N * S / V.

Q = q * m — теплота при сгорании бензина …

КПД = N * S * 100 % / V * q * m.

m = N * S * 100 % / V * q * КПД.

m = 17000 Вт * 1000 м * 100 % / 16,7 м/с * 4,6 * 10⁷ Дж/кг * 30 % = 0,073 кг.

Ответ: при движении автомобиль расходует бензина m = 0,073 кг.

Найди верный ответ на вопрос ✅ «Как найти расход топлива на 100 км, если знаешь скорость м/секунду и расход л/секунду? …» по предмету 📙 Физика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.

Искать другие ответы

Расход топлива ДВС обычно изменяется на 100 километров пути. Но это не совсем точная характеристика, так как в нее входит как конструкция автомобили, так и условия этого пути – скорость, дорожное покрытие и тд.

Для двигателя правильнее говорить о расходе в час или минуту, для стационарных двигателей, скажем генераторы, или если отсутствует одомерт (длина пройденного пути, точнее количество оборотов колес), например у гидроциклов. На таких двигателях обычно устанавливают счетчик моточасов.

Но и эта характеристика не совсем удобная. Так как этот расход будет зависеть от оборотов в минуту – чем выше обороты, тем больше расход. Самый правильная характеристика – расход на один цикл двигателя внутреннего сгорания. Она практически постоянна!

Есть близкая характеристика – удельный расход топлива. На единицу мощности или тяги и на единицу пути или времени.

Но многих, если не всех, вопрос о расходе топлива ДВС за один цикл ставит в тупик. Беглый поиск в интернете так же не выдает ответа на этот вопрос. Попробуем опираясь на школьные знания, рассчитать его сами.

Широко известно что некий типичный автомобиль расходует 10л на 100км. Исходя из этого посчитаем сколько бензина расходуется за один впрыск топлива или за один цикл.

Примем что исходные данные составляют:

Расход потлива при скорости 100км/ч 10л/100км.

Обороты двигателя при скорости 100км/ч 3000 оборотов в минуту.

Двигатель 4-тактный, 4х цилиндра, объем 2л.

Тогда секундный расход будет составлять 10л/3600 секунд = 2,8 сантиметров кубических.

3000 оборотов в минуту это 50 оборотов в секунду. На каждом обороте каждый цилиндр проходит 2 такта, 4 цилиндров делает 8 тактов. За 50 оборотов делается 400 тактов. Но только в каждом четвертом такте происходит впрыск. Итого каждую секунду происходит 100 впрысков. Тогда один впрыск 28 мм3! Это сферическая капля диаметром ~4 мм. Понятно что это качественная оценка и у конкретный двигателей этот показатель может быть как в 2 раза ниже, так и в 2 раза выше.

Можно оценить и по другому.

По весу воздуха надо приблизительно в 15 раз больше. Это легко понять если учесть сколько нужно кислорода для сгорания одной молекулы бензин (молекулы немного разные, но результат практически один и тот же) и сколько кислорода содержится в воздухе в процентном соотношении.

Но воздух приблизительно в 500 раз легче бензина. Итого по объему воздуха надо в 7500 раз больше. объем одного цилиндра 500 000 миллиметров кубических (0,5 литра). Делим на 7500 получаем 66 миллиметров кубических. Это при условии что весь кислород из всего воздуха в цилиндре сгорает.  Качественно результат тот же самый.

Из последнего расчета особенно видно что все это относится к атмосферным двигателям, без турбонаддува и без всяких закисей азота!

При объеме двигателя 2 л или 0,5 литра каждого цилиндра это в 20 000 раз меньше по объему или в 30 раз меньше по линейным размерам.

© Копирование и перепечатка материалов только с разрешения автора