Question

19．汽車已進入百姓家庭，汽車發(fā)動機性能的好壞倍受人們關注．在汽車發(fā)動機的設計過程中，要考慮能量的有效利用，節(jié)能減排
（1）10L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內燃燒30min，可以釋放出多少能量（假設汽油完全燃燒）？若發(fā)動機輸出的功率為6×10⁴ W，則此汽車發(fā)動機的效率是多少？（汽車發(fā)動機效率的計算結果精確到1%）（汽油熱值為4.6×10⁷ J/kg，汽油密度為0.7×10³ kg/m^3）
（2）提高熱機效率是節(jié)能減排的重要途徑之一．若汽油機效率從η₁=30%提高到η₂=36%，那么，一輛轎車在汽油機效率為30%時消耗一定質量的汽油，能夠在平直道路上勻速行駛20km；當效率提高為36%時，在相同道路上以相同速度勻速行駛，并消耗相同質量汽油的情況下，能夠行駛多少km？

Answer 1

分析 （1）知道汽油的體積，利用密度公式求汽油的質量，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)動機的輸出功率和工作時間，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求發(fā)動機的效率；
（2）熱機效率是表示熱機性能好壞的物理量．消耗相同的汽油，汽油機的效率越高，輸出的功越多．．

解答 解：
（1）汽油的體積V=10L=0.01m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，汽油的質量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg，
這些汽油完全燃燒放出的熱量：Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J，
發(fā)動機工作時間t=30min=1800s，
發(fā)動機做的有用功：W=Pt=6×10⁴W×1800s=1.08×10⁸J，
發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{3.22×1{0}^{8}J}$×100%≈34%；
（2）汽油機的效率由30%提高到36%，則輸出的功會是原來的n=$\frac{36%}{30%}$=1.2倍．
由題意知：發(fā)動機的動力不變，所以行駛的距離也為原來的1.2倍．
所以s=1.2×20km=24km．
答：（1）10L汽油在汽車發(fā)動機汽缸內燃燒30min，可以釋放出3.22×10⁸J的能量；此汽車發(fā)動機的效率是34%；
（2）當效率提高為36%時，在相同道路上以相同速度勻速行駛，并消耗相同質量汽油的情況下，能夠行駛24km．

點評 本題考查了學生對密度公式、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用，知識點多、綜合性強，要求靈活運用公式，屬于難題！