Β΄Λυκείου Θερμικές μηχανές

Θερμικές Μηχανές

Στην έρημο Σαχάρα δυο οάσεις Α και Β απέχουν 37Km και γίνεται σκέψη να συνδεθούν με ηλιακό τρένο δυο βαγονιών. Για μια προσεγγιστική θεωρητική μελέτη του θέματος μια άποψη είναι να τοποθετηθεί πάνω στη σκεπή των βαγονιών ειδική επίπεδη επιφάνεια απορρόφησης της ηλιακής ενέργειας εμβαδού  S=60m² που απορροφά Q₀=147200J ανά  m² σε 1 min. Η ενέργεια θα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση νερού σε λέβητα που θα διατηρείται σε θερμοκρασία  Τ₁=432Κ ενώ ο ατμός που θα παράγεται θα τροφοδοτεί μια ιδανική θερμική μηχανή , που η ψυχρή  δεξαμενή της θα βρίσκεται  σε θερμοκρασία Τ₂=317,25 Κ. Κατά την εκκίνηση του τρένου, κατά τα πρώτα 500m, η δύναμη τριβών και αντιστάσεων είναι γραμμική συνάρτηση του μήκους και δίνεται από τον τύπο  F₁=0,6x Nt. Μετά την διαδρομή των 500 το τρένο έχει αποκτήσει ταχύτητα υ=36Km/h η οποία θα διατηρηθεί σταθερή για όλη τη διαδρομή του και στην περίπτωση αυτή η δύναμη των αντιστάσεων θα είναι F₂=30υ Nt. Τέλος 500 πριν από την άφιξη στη δεύτερη όαση θα αρχίζει η πόδηση χωρίς να χρησιμοποιείται η μηχανή , ώστε το τρένο να σταματήσει στο τέλος της διαδρομής . Αν η μάζα του τρένου είναι m=10⁴Kg και θεωρούμε ότι παραμένει σταθερή να βρεθούν:

α) η ισχύς της μηχανής

β) το έργο που καταναλώνεται από τη μηχανή για τη διαδρομή ΑΒ

Για να δείτε τη λύση πατήστε εδώ.