Question

16．某單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的活塞面積是120cm²，做功沖程中活塞移動(dòng)的距離是30cm，氣體的平均壓強(qiáng)是5×10⁵Pa，汽油的熱值是4.6×10⁷J/kg，每次做功消耗0.2g，飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min．
（1）該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少？
（2）若每次做功沖程中汽油的90%完全燃燒，每次汽油燃燒放出的熱量是多少？
（3）該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道氣體的平均壓強(qiáng)和氣缸的活塞面積，根據(jù)F=pS求出燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力，再根據(jù)W=Fs求出氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功，根據(jù)曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次求出做一次功的時(shí)間，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出該汽油機(jī)的輸出功率；
（2）知道每次做功耗油量，根據(jù)題意求出每次做功過程中完全燃燒的汽油，利用Q_放=mq求出每次汽油燃燒放出的熱量；
（3）根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$可得，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F=pS=5×10⁵Pa×120×10^-4m²=6×10³N，
氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功：
W=Fs=6×10³N×0.3m=1.8×10³J，
因曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，
所以，飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min=20r/s，即1秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)20周，要做功10次，做功一次的時(shí)間為$\frac{1}{10}$s；
則該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{3}J}{\frac{1}{10}s}$=1.8×10⁴W；
（2）每次汽油燃燒放出的熱量：
Q_放=m×90%×q=0.2×10^-3kg×90%×4.6×10⁷J/kg=8.28×l0³J；
（3）該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{3}J}{8.28×1{0}^{3}J}$×100%≈21.7%．
答：（1）該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是1.8×10⁴W；
（2）每次汽油燃燒放出的熱量是8.28×l0³J；
（3）該汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是21.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了壓強(qiáng)的計(jì)算、功的計(jì)算、熱值、效率的計(jì)算，涉及到內(nèi)能的改變、熱值的理解、汽油機(jī)的工作過程，知識(shí)點(diǎn)多，屬于難題．