Тест по физике 8 класс: тепловые двигатели

Что нужно знать

Тепловой двигатель — это устройство, которое превращает внутреннюю энергию топлива или нагретого газа в механическую работу. В тепловом двигателе рабочее тело получает энергию от нагревателя, совершает работу и передаёт часть энергии холодильнику. Основными частями теплового двигателя являются нагреватель, рабочее тело и холодильник. К тепловым двигателям относятся двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины и реактивные двигатели. Работа теплового двигателя связана с тем, что нагретый газ расширяется и может приводить в движение поршень или другие механизмы. Коэффициент полезного действия (КПД) показывает, какая часть полученной от нагревателя энергии превращается в полезную работу: η = A / Q₁ · 100%, где A — полезная работа (Дж), Q₁ — количество теплоты, полученное от нагревателя (Дж). Также КПД можно вычислить по формуле η = (Q₁ − Q₂) / Q₁ · 100%, где Q₂ — количество теплоты, переданное холодильнику (Дж). Например, двигатель автомобиля использует энергию сгорающего топлива для движения автомобиля, но часть энергии уходит на нагрев деталей и окружающего воздуха. Типичная ошибка учеников — считать, что весь запас энергии топлива превращается в полезную работу, хотя КПД любого реального теплового двигателя меньше 100%.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют тепловым двигателем?

    • Устройство, превращающее механическую работу в электрическую энергию
    • Устройство, предназначенное только для передачи теплоты от одного тела к другому
    • Устройство, превращающее внутреннюю энергию в механическую работу
    • Прибор для измерения температуры нагретых тел
    Тепловой двигатель преобразует внутреннюю энергию топлива или нагретого рабочего тела в механическую работу.

  2. 2. Какие три основные части выделяют в тепловом двигателе?

    • Нагреватель, термометр и теплоизолятор
    • Поршень, линза и холодильник
    • Источник тока, проводник и потребитель
    • Нагреватель, рабочее тело и холодильник
    Нагреватель передаёт энергию рабочему телу, рабочее тело совершает работу, а холодильнику передаётся часть полученной теплоты.

  3. 3. В каких единицах измеряется количество теплоты, полученное рабочим телом теплового двигателя?

    • В джоулях (Дж)
    • В ваттах (Вт)
    • В паскалях (Па)
    • В градусах Цельсия (°C)
    Количество теплоты является энергией, поэтому в Международной системе единиц измеряется в джоулях.

  4. 4. Какую роль выполняет рабочее тело в тепловом двигателе?

    • Измеряет температуру холодильника
    • Получает теплоту и совершает механическую работу
    • Только охлаждает нагреватель
    • Преобразует механическую работу в теплоту без передачи энергии
    Рабочее тело получает энергию от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу.

  5. 5. Почему КПД реального теплового двигателя всегда меньше 100%?

    • Рабочее тело не получает энергию от нагревателя
    • Нагреватель всегда имеет температуру ниже холодильника
    • Часть полученной теплоты передаётся холодильнику и окружающей среде
    • Вся теплота превращается в механическую работу
    Не вся энергия, полученная от нагревателя, превращается в полезную работу: часть теплоты обязательно отводится.

  6. 6. Какой из перечисленных механизмов является примером теплового двигателя?

    • Электрический чайник
    • Электрическая лампа
    • Обычный термометр
    • Двигатель внутреннего сгорания автомобиля
    В двигателе внутреннего сгорания энергия топлива превращается во внутреннюю энергию газов, а затем в механическую работу.

  7. 7. Двигатель получил от нагревателя 5000 Дж теплоты и совершил полезную работу 1000 Дж. Чему равен КПД двигателя?

    • 20%
    • 50%
    • 25%
    • 80%
    η = A / Q₁ · 100% = 1000 / 5000 · 100% = 20%.

  8. 8. Тепловой двигатель получил от нагревателя 4000 Дж теплоты и передал холодильнику 3000 Дж. Какую полезную работу совершил двигатель?

    • 2000 Дж
    • 1000 Дж
    • 7000 Дж
    • 3000 Дж
    A = Q₁ − Q₂ = 4000 − 3000 = 1000 Дж.

  9. 9. КПД теплового двигателя составляет 30%. Какую полезную работу он совершит, получив от нагревателя 2000 Дж теплоты?

    • 1400 Дж
    • 6000 Дж
    • 600 Дж
    • 300 Дж
    A = η · Q₁ / 100% = 30 · 2000 / 100 = 600 Дж.

  10. 10. Двигатель совершил полезную работу 1500 Дж, получив от нагревателя 3000 Дж теплоты. Сколько теплоты он передал холодильнику?

    • 500 Дж
    • 4500 Дж
    • 3000 Дж
    • 1500 Дж
    A = Q₁ − Q₂, поэтому Q₂ = Q₁ − A = 3000 − 1500 = 1500 Дж.

  11. 11. Как изменится КПД двигателя, если при неизменном количестве полученной теплоты полезная работа увеличится?

    • Увеличится
    • Не изменится
    • Станет равным нулю
    • Уменьшится
    По формуле η = A / Q₁ · 100% при неизменном Q₁ увеличение полезной работы A приводит к увеличению КПД.

  12. 12. Какую роль выполняет холодильник в тепловом двигателе?

    • Передаёт всю полученную теплоту нагревателю
    • Принимает часть теплоты от рабочего тела
    • Превращает всю внутреннюю энергию в механическую работу
    • Создаёт механическую работу без получения энергии
    Холодильник принимает часть теплоты, которую рабочее тело не смогло преобразовать в полезную механическую работу.
Тесты по физике 8 класс