Question

11．某單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的活塞面積是100cm²，做功沖程中活塞移動(dòng)的距離是50cm，氣體的平均壓強(qiáng)是5×10⁵Pa．氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功是多少J；若汽油機(jī)的飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min，則汽油機(jī)的有用功率是多少W？汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg，每次做功耗油0.2g，則汽油機(jī)的效率是多大？

Answer 1

分析 熱機(jī)工作時(shí)的壓力和燃?xì)獾膲簭?qiáng)和活塞的面積有關(guān)，做功的多少和燃?xì)獾钠骄鶋毫�和做功的距離有關(guān)，計(jì)算功率要在對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)計(jì)算做功的多少，計(jì)算效率也應(yīng)是在對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)燃料完全燃燒放出的熱量和做的功．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$得，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F=pS=5×lO⁵Pa×100×10^-4m²=5000N；
一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：
W=Fs=5000N×0.5m=2500J；
（2）曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以lmin轉(zhuǎn)動(dòng)1200周，要做功600次，
所以P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2500J×600}{60s}$=25000W=25kW；
（3）該汽油機(jī)每次做功耗汽油產(chǎn)生的熱量是：
Q=mq=0.2×10^-3kg×4.6×l0⁷J/kg=9200J；
效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{2500J}{9200J}$×100%≈27.2%．
答：氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功是2500J；若汽油機(jī)的飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min，則汽油機(jī)的有用功率是25000W；汽油機(jī)的效率是27.2%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查熱機(jī)中壓力、功、功率、效率的計(jì)算．在計(jì)算功率和效率時(shí)要注意對(duì)應(yīng)關(guān)系．解答本題的關(guān)鍵是明確內(nèi)燃機(jī)的四沖程中做功次數(shù)與飛輪轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系：一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)兩周，對(duì)外做功一次；在計(jì)算功率和效率時(shí)要注意對(duì)應(yīng)關(guān)系．