Question

【題目】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4.6×107 J/kg，汽油密度為0.7×103 kg/m3，水的比熱容為4.2×103 J/（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.5kg水在冷卻系統(tǒng)中溫度升高50℃，所吸收的熱量是多少？

（2）10L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒30min，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？若發(fā)動機輸出的功率為6×104 W，則此汽車發(fā)動機的效率是多少？（汽車發(fā)動機效率的計算結(jié)果精確到1%）

Answer 1

【答案】（1）水吸收的熱量是1.05×106J；

（2）10L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒可以釋放出3.22×108J的能量，此汽車發(fā)動機的效率是34%．

【解析】

試題分析：（1）知道水的質(zhì)量、水溫度的升高值和水的比熱容，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：（1）Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×5 kg×50℃=1.05×106J；

（2）V=10L=0.01m3，

m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01 m3=7kg，

Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J，

t=30min=1800s，

W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J，

η==≈34%．

答：（1）水吸收的熱量是1.05×106J；

（2）10L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒可以釋放出3.22×108J的能量，此汽車發(fā)動機的效率是34%．