ملف تدريبي: المحرِّكات الحرارية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب الشغل المستخرَج من المحرِّكات الحرارية عن طريق انتقال الحرارة من المستودعات الحرارية ذات درجة الحرارة العالية إلى المستودعات ذات درجة الحرارة المنخفضة.

س١:

مُحرِّك كارنو كفاءته 0.500. تتغيَّر درجة حرارة الخزَّان البارد للمُحرِّك وتنخفض كفاءته إلى 0.450. درجة الحرارة الابتدائية للخزَّان البارد تساوي 30.0℃. لا تتغيَّر درجة حرارة الخزَّان الساخن.

ما درجة حرارة الخزَّان الساخن؟

ما درجة حرارة الخزَّان البارد بعد تغيُّر درجة حرارته؟

س٢:

مُحرِّك يعمل بين خزَّانَيْ حرارة درجتا حرارتهما 20℃ و200℃ يمتص 1‎ ‎000 J من الحرارة من الخزَّان الساخن لكل دورة. عند محاكاة تدفُّق الحرارة في المُحرِّك، استخدِم ثلاثة أرقام معنوية.

ما أقصى شغل يُمكِن أن يُنتِجه المُحرِّك لكل دورة؟

ما أقل كمية حرارة يكتسبها الخزَّان البارد لكل دورة؟

س٣:

محرك حراري يعمل بين درجتَيْ حرارة؛ بحيث يمتص مائع التشغيل في المحرك ٥٠٠٠ جول من مستودع درجة الحرارة العالية ويطرد ٣٠٠٠ جول إلى مستودع درجة الحرارة المنخفضة، ويتحوَّل باقي الطاقة إلى طاقة ميكانيكية للتوربين.

أوجد مقدار الشغل الذي ينتجه المحرك.

أوجد كفاءة المحرك.

  • أ
  • ب
  • ج
  • د
  • ه

س٤:

درجة الحرارة المطلقة للخزان الساخن لمحرِّك تساوي ضعف درجة حرارة الخزان البارد، والشغل المبذول بواسطة المحرِّك لكل دورة يساوي 50 J.

احسب كفاءة المحرك.

احسب مقدار الحرارة الممتصة لكل دورة.

احسب مقدار الحرارة المطرودة لكل دورة.

س٥:

احسب خرج الشغل الكلي لمُحرِّك حراري، الذي يُغيِّر حالة الغاز لتتوافق مع المسار 𝐴𝐵𝐶𝐷𝐴، كما هو موضَّح في الشكل.

س٦:

مُحرِّك حراري كفاءته 0.620. يُنتِج المُحرِّك شغلًا مقداره 300 J لكل دورة.

ما مقدار الحرارة التي يمتصها المُحرِّك لكل دورة؟

ما مقدار الحرارة التي يطردها المُحرِّك لكل دورة؟

س٧:

محرِّك حراري كفاءته 0.430 يمتص كمية حرارة مقدارها 450 J كل دورة.

ما مقدار الشغل الذي ينتجه المحرِّك كل دورة؟

  • أ1‎ ‎050 J
  • ب450 J
  • ج595 J
  • د194 J
  • ه225 J

ما مقدار الحرارة التي يطردها المحرِّك كل دورة؟

  • أ644 J
  • ب325 J
  • ج394 J
  • د194 J
  • ه256 J

س٨:

مُحرِّك حراري متصل بخزان بارد درجة حرارته 295 K. كفاءة المُحرِّك 0.370، ويكتسب كمية حرارة تساوي 562 J في الدورة.

ما مقدار الشغل الذي ينتجه المُحرِّك في الدورة؟

  • أ370 J
  • ب1‎ ‎520 J
  • ج432 J
  • د726 J
  • ه208 J

ما مقدار الحرارة التي يطردها المُحرِّك في الدورة؟

  • أ461 J
  • ب684 J
  • ج122 J
  • د354 J
  • ه770 J

س٩:

مُحرِّك حراري يُنتِج 5 MJ من الطاقة الكهربية أثناء العمل بين خزَّانين درجة حرارتهما مختلفة. يطرد مائع تشغيل المُحرِّك 7 MJ من الحرارة إلى الخزَّان ذي درجة الحرارة المنخفضة. ما كفاءة المُحرِّك؟

س١٠:

يعمل مُحرِّك كارنو بين مصدر حرارة عند درجة حرارة 530℃ ومصب حراري عند درجة حرارة 27℃. ما كفاءة المُحرِّك؟

س١١:

احسب كفاءة رانكن لدورة حرارية تعمل بالبخار؛ حيث يدخل التوربين بخار مشبع جاف بضغط مقداره 1.5 MPa. ضغط المكثف يساوي 400 kPa.

س١٢:

افترِض ثبوت حجم الهواء في دورة أوتو. كانت درجة حرارة الهواء عند بداية الانضغاط تساوي 40℃ وأقصى درجة حرارة يصل إليها تساوي 2‎ ‎000. نسبة الانضغاط تساوي 7. ما الشغل المبذول لكلِّ كيلوجرام من الهواء؟ استخدِم القيمة 1.4 للنسبة بين السعات الحرارية المولية للهواء.

س١٣:

ما الكفاءة الحرارية لدورة رانكن، إذا كانت درجة حرارة خزَّانَيْها البارد والساخن 46 ℉ و80 ℉، على الترتيب؟

  • أ6.3%
  • ب15%
  • ج17%
  • د20%

س١٤:

ما الكفاءة الحرارية لمُحرِّك ستيرلينغ الذي يستخدم مصدر حرارة درجة حرارته 577℃ ومصبًّا حراريًّا درجة حرارته 57℃؟

س١٥:

افترِض أن نسبة الانضغاط في دورة هواء قياسية تتبع دورة أوتو تساوي 6.0. درجة الحرارة والضغط عند بداية عملية الانضغاط يساويان 60.33 ℉، 97 900 Pa على الترتيب. كمية الحرارة المُكتسَبة لكلِّ وحدة كتلة من الهواء تساوي 633 kJ. احسب الكفاءة الحرارية للدورة.

س١٦:

في دورة حرارية بخارية تتبع دورة كارنو يُستخدَم الماء مائعَ تشغيل. يدخل الغلاية ماء مشبع ضغطه 8.0 MPa ويدخل التربينة بخار مشبع. ضغط المُكثِّف يساوي 8.0 kPa. ما الكفاءة الحرارية لهذه الدورة؟

  • أ35%
  • ب75%
  • ج45%
  • د25%

س١٧:

ما أقصى كفاءة نظرية لمُحرِّك حراري يعمل بين درجتَيْ حرارة 373 K، 773 K؟

س١٨:

ما الكفاءة الحرارية لمحرك حراري يطرد الحرارة بمعدل 20 MW عندما يكتسب حرارة بمعدل 80 MW؟

س١٩:

ما الكفاءة الحرارية لدورة كارنو؛ حيث درجات حرارة الخزان البارد والساخن هي 1.0×10، 5.0×10 على الترتيب؟

س٢٠:

يُستخدم محرِّك كارنو لقياس درجة حرارة خزان حرارة. يعمل المحرِّك بين خزان الحرارة وخزان عبارة عن ماء عند النقطة الثلاثية.

إذا أُزيل 400 J كل دورة من خزان الحرارة، وطُرد 200 J إلى خزان الماء، فما درجة حرارة خزان الحرارة؟

إذا أُزيل 400 J كل دورة من خزان الماء، وطُرد 200 J إلى خزان الحرارة، فما درجة حرارة خزان الحرارة؟

س٢١:

عند إنتاج 100.0 J من الشغل، يطرد المحرِّك 50.0 J من الحرارة. ما كفاءة المحرِّك؟

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.