Question

13．一臺S195型柴油機的部分技術(shù)規(guī)格如表所示．若柴油機正常工作時每分鐘消耗柴油機0.039kg．已知柴油的熱值為3.3×10⁷J/kg，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）．

汽缸數(shù)	汽缸直徑	額定功率	轉(zhuǎn)速	燃油消耗率	冷卻方式
1	95mm	8.8kW	2000R/min	0.27kg/（kW•h）	蒸發(fā)水冷

（1）若柴油機的水箱中貯有10kg冷卻水，當水的溫度由20℃上升到40℃時，這些水所吸收的熱量是多少焦？
（2）已知柴油機的效率η=$\frac{W}{Q}$（式中W為柴油機在某段時間內(nèi)對外所做的功，Q為它在這段時間內(nèi)所消耗的柴油完全燃燒所產(chǎn)生額定熱量），則該柴油機正常工作時的效率約為多少？
（3）從環(huán)保角度來看汽車的大量使用造成了哪些環(huán)境污染．

Answer 1

分析 （1）求水吸收的熱量，根據(jù)已知條件，可以直接用公式Q_吸=c_水m_水（t-t₀）求．
（2）要求該柴油機正常工作時的效率，可從燃油消耗率切入，假設(shè)輸出1kW•h的能量，則消耗可計算對應的消耗的柴油完全燃燒放出的熱量，從而代入η=$\frac{W}{Q}$100%進行求解．
（3）使用熱機會造成環(huán)境污染，包括廢氣污染、熱污染、噪聲污染．

解答 解：
（1）水的質(zhì)量m_水=10kg，c_水=4.2×10³J/（kg•℃），t₀=20℃，t=40℃
則水所吸收的熱量為：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁵J．
（2）燃油消耗率為0.27kg/kW•h，說明W=1kW•h=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J的時候，消耗柴油為m_油=0.27kg，則：
Q_放=m_油q_油=0.27kg×3.3×10⁷J/kg=8.91×10⁶J
故該柴油機正常工作時的效率為：
η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{8.91×1{0}^{6}J}$×100%≈40.4%．
（3）熱機工作時會產(chǎn)生噪音并且向空氣中排放廢氣，如果大量使用熱機會造成環(huán)境污染．
答：
（1）水所吸收的熱量是8.4×10⁵J．
（2）該柴油機正常工作時的效率約為40.4%．
（3）汽車的大量使用造成噪音和大氣污染．

點評 本題涉及到了熱量的計算以及熱機的效率，不論什么樣的計算，基本公式的應用是基礎(chǔ)，一定要熟練運用，同時，要特別注意第（2）題以假設(shè)為切入點的思考方法，這對同學們以后的學習和解題會有很大的用處．