80 bài tập về bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ - nhiệt. động cơ nhiệt (có đáp án năm 2023) - Vật lí 8

Kiến thức cần nhớ

1. Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác

Trong các hiện tượng cơ và nhiệt luôn xảy ra sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác.

2. Sự chuyển hóa giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng

Nếu không có ma sát, cơ năng được bảo toàn, trong quá trình cơ học năng lượng được chuyển hóa qua lại từ động năng sang thế năng và ngược lại.

Trong các quá trình khác, cơ năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng và ngược lại, nhiệt năng có thể chuyển hóa thành cơ năng.

3. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

4. Động cơ nhiệt

Do nhiệt năng có thể chuyển hóa thành cơ năng, người ta có thể chế tạo các động cơ nhiệt.

Nguyên lí hoạt động chung của động cơ nhiệt: Sử dụng một xi lanh (giống như một cái ống tiêm hay bơm xe đạp) để nén nhiên liệu lại, khi nhiên liệu bị đốt cháy sẽ đẩy pit-tông của xi lanh ra (sinh công), công này được hệ thống các trục cơ học dẫn ra ngoài dùng cho các mục đích sử dụng khác nhau (nén, đẩy, làm quay bánh xe,...).

Trong quá trình hoạt động của động cơ nhiệt, chỉ có khoảng 30% đến 40% nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt tỏa ra được biến thành công có ích. Tỉ số giữa phần năng lượng chuyển thành công (A) và năng lượng tỏa ra của nhiên liệu (Q) gọi là hiệu suất của động cơ nhiệt: $H=\frac{A}{Q}.100\%$

Các dạng bài tập

Dạng 1: Bảo toàn năng lượng trong hiện tượng cơ - nhiệt

Phương pháp giải

Các câu hỏi dạng này chủ yếu là những câu hỏi lí thuyết về sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Ngoài việc nắm vững những lí thuyết quan trọng, các em cần chú ý một số điểm sau:

• Vật chuyển động có năng lượng dạng động năng.

• Vật ở độ cao so với điểm mốc có thế năng trọng trường.

• Vật biến dạng có thế năng đàn hồi.

      • Mọi vật đều có nhiệt năng.

Dạng 2: Bài tập động cơ nhiệt

Phương pháp giải

Các bài tập liên quan đến động cơ nhiệt thường liên quan đến hiệu suất. Ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Viết biểu thức tính công cơ học (phần công có ích): $A=F.s=P.t$

Bước 2: Viết biểu thức tính nhiệt lượng do đốt nhiên liệu tỏa ra: $Q=q.m$

Bước 3: Lập biểu thức tính hiệu suất của động cơ, từ đó rút ra đại lượng đề bài yêu cầu tính.

$H=\frac{A}{Q}.100\%$

Bài tập tự luyện có hướng dẫn