Question

18．汽車已進入百姓家庭，汽車發(fā)動機性能的好壞倍受人們關(guān)注．在汽車發(fā)動機的設(shè)計過程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動機的冷卻問題．（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg，汽油密度為0.7×10³kg/m ³，水的比熱為4.2×10³J/（kg﹒℃））
（1）為了防止發(fā)動機過熱，汽車的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來降低發(fā)動機的溫度．如圖所示是5kg水在冷卻系統(tǒng)中水溫隨時間變化的圖線，求60min內(nèi)水所吸收的熱量是多少？
（2）1L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)共燃燒了3min，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？若發(fā)動機輸出的功率是6×10⁴W，則此汽車發(fā)動機的效率是多少？（提示：計算發(fā)動機的效率時要分析燃料燃燒的Q_放和對應(yīng)時間內(nèi)輸出總功間的關(guān)系，發(fā)動機效率計算結(jié)果精確到1%）

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量、比熱容、由圖象讀出水溫度的升高值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）知道汽油的體積，利用密度公式求汽油的質(zhì)量，再利用燃料完全燃燒放熱公式求汽油燃燒可以釋放的能量（總能量）；
知道發(fā)動機的輸出功率和工作時間，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求發(fā)動機的效率，

解答 解：（1）由圖象可知，60min時間內(nèi)，水溫由20℃升高至80℃，
水溫升高：△t=80℃-20℃=60℃，
Q_吸=cm_水△t=4.2×10³ J/（kg•℃）×5kg×60℃=1.26×10⁶J；
（2）汽油的體積V=1L=0.001m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得燃燒汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.001 m³=0.7kg，
Q_放=mq=0.7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁷J，
t=3min=180s，
W=Pt=6×10⁴W×180s=1.08×10⁷J，
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{7}J}{3.22×1{0}^{7}J}$×100%≈34%．
答：（1）水吸收的熱量是1.26×10⁶J；
（2）1L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒可以釋放出3.22×10⁷J的能量，此汽車發(fā)動機的效率是34%．

點評 本題考查了學(xué)生對密度公式、吸熱公式、功率公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，要求靈活運用公式，屬于難題！