Question

11．柴靜的紀(jì)錄片《穹頂之下》引發(fā)了社會(huì)對(duì)霧霆、空氣質(zhì)量的高度關(guān)注．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5μm的顆粒物．被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾�。�
從該專題片我們知道，杭州也是重度霧霾天氣影響的地區(qū)．它形成主要因素之一是汽車過(guò)多造成的，若某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的面積S=3.0×10^-3m²，活塞沖程長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p=1.0×10⁶Pa，活塞以n=1380次/分鐘作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次．汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是2070　瓦．如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是13.5%（q_汽=4.6×10⁷J/kg、不計(jì)摩擦）．

Answer 1

分析 （1）已知燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)與受力面積，利用F=pS求出燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F；再根據(jù)W=Fs求燃?xì)鈱?duì)活塞做功一次所做的功W₁，根據(jù)“活塞每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次對(duì)外做功一次”求出對(duì)外做的總功，利用功率定義式求出汽油機(jī)的功率．
（2）已知汽油的熱值和消耗汽油的質(zhì)量，根據(jù)Q_放=mq求出1min內(nèi)汽油完全燃燒得到的內(nèi)能，而1min轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能等于1min對(duì)外做的總功，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求出內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答 解：（1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F=pS=1.0×10⁶Pa×3.0×10^-3m²=3000N，
汽油機(jī)對(duì)外做功一次所做的功：W₁=FL=3000N×0.06m=180J；
根據(jù)題意可知，1min內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功的次數(shù)為：$\frac{1}{2}$×1380次=690次；
所以，汽油機(jī)1min內(nèi)對(duì)外做的功：W=690W₁=690×180J=1.242×10⁵J，
汽油機(jī)做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.242×1{0}^{5}J}{60s}$=2070W．
（2）1min內(nèi)汽油完全燃燒獲得的內(nèi)能：
Q_放=mq=20×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁵J；
汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.242×1{0}^{5}J}{9.2×1{0}^{5}J}$×100%=13.5%．
故答案為：2070；13.5%．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道熱力綜合題，主要考查了壓力、功、功率、熱機(jī)效率的計(jì)算，關(guān)鍵要知道是燃?xì)獾膲毫��?duì)活塞做功、確定1min內(nèi)對(duì)外做功的次數(shù)以及對(duì)熱機(jī)效率的理解．