Question

8．汽車(chē)已進(jìn)入百姓家庭，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞倍受人們關(guān)注．在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)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(dòng)機(jī)過(guò)熱，汽車(chē)的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)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）5L汽油在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒15min，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？若發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為3×10⁴ W，則此汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？（汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的計(jì)算結(jié)果精確到1%）

Answer 1

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(dòng)機(jī)的輸出功率和工作時(shí)間，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：（1）Q_吸=cm△t=4.2×10³ J/（kg•℃）×5 kg×50℃=1.05×10⁶J；
（2）V=5L=5×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，汽油的質(zhì)量m_汽油=ρ_汽油V=0.7×10³kg/m³×5×10^-3m³=3.5kg，
Q_放=m_汽油q=3.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.61×10⁸J，
t=15min=900s，
由P=$\frac{W}{t}$可得，有用功W=Pt=3×10⁴W×900s=2.7×10⁷J，
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{1.61×1{0}^{8}J}$≈17%．
答：（1）水吸收的熱量是1.05×10⁶J；
（2）5L汽油在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒15min，可以釋放出1.61×10⁸J能量，此汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是17%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、吸熱公式、功率公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用公式，屬于難題！