Question

11．汽油機(jī)是熱機(jī)的一種，如圖甲所示是一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時(shí)它正處在做功沖程，其能量轉(zhuǎn)化情況與乙（選填“乙”或“丙”）圖相同，如果此汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，則每秒鐘內(nèi)對(duì)外做功20次．若汽油機(jī)每分鐘燃燒10g汽油，則10g汽油完全燃燒能放出4.6×10⁵J的熱量．（已知汽油熱值是4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關(guān)情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關(guān)上壓縮關(guān)下功”進(jìn)行分析．
（2）改變物體內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種．做功改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，具體來說是內(nèi)能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化．對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加，溫度升高；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少，溫度降低．
（3）四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對(duì)外做功1次．
（4）已知熱值，根據(jù)Q=qm計(jì)算出汽油燃燒放出的熱量．

解答 解：（1）觀察圖甲可知，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，因此是做功沖程；
（2）在熱機(jī)的做功沖程中，高溫高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能；
乙圖對(duì)試管中的水加熱，加快水的蒸發(fā)，使試管中水的內(nèi)能增大，體積膨脹，對(duì)外做功，使塞子飛出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能．
丙圖是用力將活塞壓下，活塞對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會(huì)燃燒．是通過對(duì)物體做功來增大物體內(nèi)能的，即是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程．因此與做功沖程原理相同的是乙實(shí)驗(yàn)．
（3）汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為2400r/min，說明1s內(nèi)汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)為40．一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次，1s內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)40次，對(duì)外做功20次．
（4）10g汽油完全燃燒釋放出的熱量：
Q=qm=10×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁵J．
故答案為：做功；乙；20；4.6×10⁵．

點(diǎn)評(píng) 此題是通過內(nèi)燃機(jī)的工作原理和課本中的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證做功改變物體內(nèi)能的方法，以及熱機(jī)和熱值的計(jì)算，綜合性較強(qiáng)，難度不是很大；要掌握課本所學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)變通．