[PLO] - Ở xứ nhiệt đới chúng ta, khi đề cập đến việc đáp ứng cho động cơ một nhiệt lượng tối ưu để nó hoạt động tốt, thì thường nghĩ đến việc giải nhiệt, tỏa nhiệt để động cơ không bị quá nóng hơn là việc sưởi nóng, hâm nóng cho động cơ dễ nổ ở xứ hàn đới.
Một động cơ hoạt động tốt là khi làm việc ở tần suất cao, nhiệt lượng bản thân nó luôn được duy trì đúng quy định của nhà chế tạo. Thông thường với động cơ dùng xăng là khoảng 80oC; dầu [Diesel] là 90oC hoặc hơn một chút.
Tại sao phải duy trì như vậy?
Với một động cơ đốt trong, việc đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt càng chóng vánh thì sự sinh công [sức mạnh] càng mạnh mẽ. Muốn như thế thì ngay bản thân động cơ, phải tích sẵn một nhiệt lượng tương đối để sưởi không khí hoặc hỗn hợp khí lúc đến buồng đốt. [Nói như giới bình dân là máy nóng thì nổ bốc]. Tuy nhiên nếu nhiệt lượng này quá cao thì nhiên liệu sẽ bị bốc cháy trước thời điểm cần thiết, ảnh hưởng rất lớn tới sự sinh công nói trên. Nóng hơn nữa thì sẽ làm các chi tiết vốn bằng kim loại của động cơ nở ra, tăng ma sát, gây bó cứng cho sự chuyển động lên xuống của pít tông trong lòng xi lanh; tay ven bó cứng không quay tròn trên trục cơ được. Đó chính là nguyên nhân gây đứng máy, ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của động cơ mà chúng ta cần phòng tránh.
Duy trì nhiệt lượng cho từng loại động cơ dùng nhiên liệu khác nhau?
Bằng trực quan ta có thể thấy xăng là loại nhiên liệu rất dễ bốc cháy. Xăng được trộn đều với không khí trước khi đưa vào buồng đốt, lại có thêm sự nẹt lửa của bugi nên rất dễ bùng cháy [nổ]. Do đó với loại động cơ dùng xăng chỉ cần đáp ứng một nhiệt lượng vừa phải, nếu cao hơn xăng rất dễ kích nổ [nổ sớm].
Dầu [Diesel] là loại nhiên liệu chậm bóc cháy, đã vậy nguyên lý hoạt động của động cơ dầu là không dùng bugi nẹt lửa, pít tông hút không khí từ bên ngoài vào xi lanh nén cho cực nóng [tỉ lệ thường >20/1] tại buồng đốt, rồi phun trực tiếp dầu vào đúng ngay thời điểm ấy để tạo ra sự bùng cháy. Chính lẽ đó mà động cơ Diesel cần một nhiệt lượng lớn hơn động cơ xăng để hỗ trợ cho sự đốt cháy đó.
Giải nhiệt cho động cơ
Ở xứ nhiệt đới chúng ta, khi đề cập đến việc đáp ứng cho động cơ một nhiệt lượng tối ưu để nó hoạt động tốt, thì thường nghĩ đến việc giải nhiệt, tỏa nhiệt để động cơ không bị quá nóng hơn là việc sưởi nóng, hâm nóng cho động cơ dễ nổ ở xứ hàn đới.
Như các bạn đã biết, lúc hoạt động ở tần suất cao, vòng quay động cơ mỗi phút có thể lên đến hàng ngàn vòng. Tiếng nổ “rì rì” phát ra liên hồi từ trong buồng đốt động cơ đi ra cho ta biết sự cháy nổ xảy ra liên tục. Nhiệt độ tại buồng đốt có thể lên đến cả ngàn độ C, nếu không có sự giải nhiệt tức thì, liên tục thì không có loại động cơ nào hoạt động bền bỉ được.
Hiện nay trên thế giới chúng ta thấy có 3 phương pháp giải nhiệt, tỏa nhiệt cho động cơ :
1. Giải nhiệt thuần túy bằng gió: Ở những nơi khan hiếm nước như sa mạc, hoặc trong quân sự người ta thường dùng loại động cơ này .
Quan sát một động cơ giải nhiệt bằng gió, ta thấy xi lanh và buồng đốt của nó nhô lên khỏi thân máy [như động cơ xe gắn máy] và xung quanh chúng được gắn rất nhiều lá tản nhiệt bằng kim loại. Phía trước động cơ thay vì két nước làm mát thì két làm mát dầu máy và một tua-bin tạo ra gió cực mạnh. Gió từ tua bin bị cưỡng bức đi theo những đường định sẵn, thổi liên tục vào các tấm tỏa nhiệt giúp cho động cơ không quá nóng. Ưu điểm của loại động cơ này là đơn giản hóa việc chăm sóc hệ thống giải nhiệt. Khuyết điểm là tạo ra tiếng ồn lớn. Nhiệt theo gió tỏa ra một vùng rộng lớn không phù hợp ở những nơi đông người.
2. Giải nhiệt thuần túy bằng nước: Loại động cơ giải nhiệt duy nhất bằng nước thường dùng nhiên liệu Diesel, được sử dùng ở những nơi có nguồn nước dồi dào, như máy bơm nước, máy ghe thuyền… Một bơm nước nằm rời thân máy, được kéo bằng một dây cu roa [đai truyền], hút nước bên ngoài đưa vào thân máy. Khi động cơ hoạt động, người sử dụng điều chỉnh vòi nước chảy từ thân máy ra đủ để máy tích một nhiệt lượng để máy nổ được bốc.
3. Giải nhiệt bằng gió kết hợp với nước: Đây là phương pháp giải nhiệt phổ biến nhất, được dùng rộng rải ở trên ô tô, tàu thuyền, máy phát điện, máy móc sản xuất, điện lạnh… hiện nay.
Ưu điểm của phương pháp giải nhiệt này là ổn định nguồn nhiệt lượng cho động cơ hoạt động tốt ở mọi tầng suất. Không gây ồn. Khuyết điểm: Hệ thống khá phức tạp, tinh vi, đòi hỏi sự chăm sóc bảo dưỡng tương đối kỹ càng, đúng cách.
Để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống giải nhiệt hỗn hợp này ta lấy một động cơ trên ô tô làm trực quan: Tất cả các xi lanh và buồng đốt [nơi sinh nhiệt] của động cơ được thiết kế nằm chìm trong thân máy để tiếp xúc với nguồn nước làm mát. Khi khởi động động cơ, một bơm nước trong thân máy tức thì hoạt động. Nước được bơm liên hoàn từ két nước vào động cơ, và hấp nhiệt ở đó đi trở ra két nước. [Sự tuần hoàn này gần như máu trong thân thể chúng ta được tim bơm đến phổi nhận oxy vậy]. Tuy nhiên hệ thống giải nhiệt chưa thật sự hoạt động, nếu bộ phận cảm nhiệt nằm trong thân máy chưa gởi tín hiệu về trung tâm là đã tích đủ một nhiệt lượng cần thiết cho động cơ, để kích hoạt chiếc quạt làm mát chạy.
Quan sát sự làm mát tuần hoàn này, ta thấy nước từ trong động cơ rất nóng được bơm đổ ra két nước. Từ đây nước chạy vào nhiều đường ống vuông dẹt, nhỏ, mỏng nằm theo phương thẳng đứng hoặc nằm ngang trong khung két nước. Gió từ chiếc quạt đặt trước động cơ bị cưỡng đi qua két nước làm nguội nguồn nước nóng đang luân chuyển trong thân những đường ống dẹt…
Vấn đề lưu ý cho phương pháp giải nhiệt này là cần sự hoạt động đồng bộ của từng thiết bị trong hệ thống. Két nước luôn phải thông thoáng, không tắc nghẽn. Bộ cảm nhiệt phải làm việc tốt, điều khiển chiếc quạt hoạt động đúng lúc cần tỏa nhiệt. Quạt gió và bơm nước cũng phải luôn trong tình trạng làm việc tốt. Nếu một trong những thiết bị ấy có vấn đề là cả hệ thống giải nhiệt làm việc không hiệu quả. Khi đó tình trạng đứng máy khó mà tránh khỏi.
Phòng tránh sự đứng máy
Theo dỏi nhiệt độ của động cơ là điều rất cần thiết. Lẽ đó mà nhà chế tạo đã đặt đồng hồ biểu thị nhiệt độ ngay trước mặt tài xế. Nếu thấy trị số cao bất thường thì bạn nên dừng xe lại kiểm tra. Dở nắp ca bô coi quạt làm mát có chạy không. Nếu không thì có thể do cảm biến nhiệt bị liệt không gởi tín hiệu về trung tâm kích hoạt quạt chạy; quạt bị hỏng hoặc cháy cầu chì.
Nếu quạt chạy thì có thể do thiếu quan tâm mà nước bị thiếu. Hoặc két nước bị tắt [điều này được khuyến cáo nhiều nhất]. Hoặc bơm nước có vấn đề… Dù tình huống nào đi nữa thì bạn cũng nên tắt máy, đợi máy bớt nóng rồi mới xử lý. Tuyệt đối không mở nắp két nước ra châm thêm nước khi máy đang nóng, hơi nước sẽ làm bạn bị bỏng hoặc nước lạnh đột ngột gây bể.lóc máy. Nếu nước không thiếu thì bạn nên tìm ra nguyên nhân để khác phục. Nên nhớ rằng để máy nóng quá sẽ gây hậu quả nghiêm trọng cho động cơ của bạn.
Dùng nước làm mát cho động cơ
Để giải nhiệt được tốt, két nước được làm bằng một thứ kim loại có tính chất truyền nhiệt rất cao. Tuy nhiên, như vậy cũng chưa đủ nếu không dát cho thật mỏng và phân chia đường nước thành nhiều ống nhỏ. Nếu bị một vật nhọn va chạm nhẹ là két nước có thể bị thủng, gây mất nước. Một sợi rác rất nhỏ, hoặc một sự lắng cặn trong đường ống cũng đủ làm tắc nghẽn nguồn nước lưu thông trong két nước.
Do đó khi dùng nước làm mát cho động cơ cần lưu ý: Trong nước tuyệt đối không có chất gây kết tủa, lắng cặn và gây kết tinh như nước ngọt, nước khoáng, chất clorua, những chất gây ăn mòn kim loại như acid, hóa chất, muối, nước ruộng…
Hiện nay nước làm mát cho động cơ người ta đã pha sẵn và bán đầy trên thị trường. Sở dĩ nó có giá không rẻ là vì trong loại nước này có chất chống đông nước khi nhiệt độ ngoài trời dưới 00 C và chất chống sôi khi nhiệt lên quá cao. Ở xứ hàn đới thì rất cần chất chống đông, vì nếu để nước đông cứng sẽ làm nứt, vỡ động cơ. Ở nước ta thì chất này xem ra lại… thừa.
Khi đi đường, nếu động cơ thiếu nước làm mát bạn cứ mạnh dạn dùng nước tinh khiết, nước mưa, nước giếng sạch, không gây hư hỏng gì đâu mà sợ.
Chúc bạn lái xe an toàn.
Trần Kiêm Hạ
- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
- Nguyên lí II nhiệt động lực học:
Quảng cáo
+ Clau – di – út: Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
+ Các – nô: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
- Hiệu suất của động cơ nhiệt:
Bài 1: Một động cơ nhiệt lí tưởng hoạt động giữ 2 nguồn nhiệt từ 100°C và 24,5°C thực hiện công 2kJ.
a. Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượng mà nó truyền cho nguồn lạnh.
b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25%?
Hướng dẫn:
a. Hiệu suất của động cơ:
⇒ Nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là: Q1 = A/H = 10kJ.
⇒ Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh: Q2 = Q1 - A = 8kJ.
b. Hiệu suất động cơ đạt 25% nên:
Quảng cáo
Bài 2: Động cơ nhiệt lí tưởng làm việc giữa 2 nguồn nhiệt lí tưởng là 27°C và 127°C. Nhiệt lượng tác nhân nhận từ nguồn nóng của một chu trình là 2400J. Tính:
a. Hiệu suất của động cơ.
b. Công thực hiện 1 chu trình.
c. Nhiệt lượng truyền cho nguồn lạnh trong 1 chu trình.
Hướng dẫn:
a. Hiệu suất của động cơ là:
b. Công thực hiện trong 1 chu trình:
c. Nhiệt lượng truyền cho nguồn lạnh trong 1 chu trình: Q2 = Q1 - A = 1800J.
Bài 3: Trong xilanh có tiết diện 200 cm2, pittong cách đáy 30cm, có khí ở 27°C và 106 N/m2. Khi nhận nhiệt lượng do 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 150°C.
a. Tính công do khí thực hiện.
b. Tính hiệu suất của quá trình.
Biết khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,8.107 J/kg.
Hướng dẫn:
a. V1 = Sh = 6000 cm3.
Quá trình đẳng áp
Công do khí thực hiện: A = p[V2 - V1]= 3000J.
b. Hiệu suất:
Bài 4: Động cơ nhiệt lí tưởng mỗi chu trình truyền 80% nhiệt lượng nhận được cho nguồn lạnh. Biết nhiệt độ nguồn lạnh là 30°C. Tìm nhiệt độ của nguồn nóng.
Hướng dẫn:
Bài 5: Máy hơi nước công suất 10kW tiêu thụ 10kg than đá trong 1h. Biết hơi nước vào và ra xilanh có nhiệt độ 227°C và 100°C, năng suất tỏa nhiệt của than đá là 3,6.107 J/kg. Tính hiệu suất thực của máy và của một động cơ nhiệt lí tưởng làm việc giữa 2 nhiệt độ nói trên.
Hướng dẫn:
Hiệu suất thực của máy:
Hiệu suất của động cơ nhiệt lí tưởng:
Quảng cáo
Câu 1: Chọn phát biểu đúng.
A. Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà chất khí nhận được dùng làm tăng nội năng và thực hiện công.
B. Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
C. Động cơ nhiệt chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
D. Nhiệt có thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng.
Câu 2: Trong một chu trình của động cơ nhiệt lí tưởng, chất khí thực hiện một công bằng 2.103 J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng bằng 6.103 J. Hiệu suất của động cơ đó bằng
A. 33% B. 80% C. 65% D. 25%
A = 2.103 J và Q2 = 6. 103 J.
Vì A = Q1 - Q2 nên Q1 = 8.103 J.
Vậy hiệu suất của động cơ là: H =
Câu 3: Hiệu suất của một động cơ nhiệt là 40%, nhiệt lượng nguồn nóng cung cấp là 800J. Công mà động cơ nhiệt thực hiện là
A. 2kJ B. 320J C. 800J D. 480J
Câu 4: Một động cơ nhiệt nhận từ nguồn nóng một nhiệt lượng 1200J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng 900J. Hiệu suất của động cơ là
A. lớn hơn 75%
B. 75%
C. 25%
D. nhỏ hơn 25%
Hiệu suất động cơ là:
Câu 5: Định luật, nguyên lí vật lý nào cho phép giải thích hiện tượng chất khí nóng lên khi bị nén nhanh [ví dụ không khí bị nén trong chiếc bơm xe đạp]?
A. Định luật bảo toàn cơ năng.
B. Nguyên lí I nhiệt động lực học.
C. Nguyên lí II nhiệt động lực học.
D. Định luật bảo toàn động lượng.
Câu 6: Phát biểu nào sau đây phù hợp với nguyên lí II nhiệt động lực học ?
A. Độ tăng nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
B. Động cơ nhiệt chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
C. Nhiệt lượng không thể truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
D. Nhiệt lượng truyền cho vật làm tăng nội năng của vật và biến thành công mà vật thực hiện được.
Câu 7: Người ta thực hiện công 100J để nén khí trong một xylanh. Biết khí truyền sang môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J. Độ biến thiên nội năng của khí là
A. 80J B. 120J C. -80J D. -120J
Câu 8: Chất khí trong xy lanh nhận nhiệt hay tỏa nhiệt một lượng là bao nhiêu nếu như thực hiện công 170J lên khối khí và nội năng khối khí tăng thêm 170J ?
A. Khối khí nhận nhiệt 340J
B. Khối khí nhận nhiệt 170J.
C. Khối khí tỏa nhiệt 340J
D. Khối khí không trao đổi nhiệt với môi trường.
Câu 9: Chọn phát biểu sai.
A. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
C. Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt.
D. Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:
Đã có lời giải bài tập lớp 10 sách mới:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k6: fb.com/groups/hoctap2k6/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
co-so-cua-nhiet-dong-luc-hoc.jsp