Question

19．某單缸四沖程汽油的氣缸活塞面積為5×10^-3m²，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為8×10⁵Pa，飛輪lmin轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)（不計(jì)摩擦），求：
（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
（3）汽油機(jī)的功率．
（4）若1min內(nèi)消耗汽油22.5g，該汽油機(jī)的效率．

Answer 1

分析 （1）知道燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)和活塞的面積，可利用公式F=pS計(jì)算出平均壓力的大�。�
（2）知道活塞在氣缸中移動(dòng)的距離，可利用公式W=Fs計(jì)算出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做的功．
（3）飛輪（曲軸）每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1800周對(duì)外做功的次數(shù)，已經(jīng)計(jì)算出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做的功，從而可以計(jì)算出燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功，又知道做功的時(shí)間，可利用公式P=$\frac{W}{t}$計(jì)算出汽油機(jī)的功率；
（4）已知汽油的質(zhì)量和熱值，可以得到汽油完全燃燒釋放出的熱量；根據(jù)燃?xì)鈱?duì)活塞做的功和汽油完全燃燒釋放的熱量計(jì)算出汽油機(jī)的效率．

解答 解：
（1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可知燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為：
F=pS=8×10⁵Pa×5×10^-3m²=4000N；
（2）因?yàn)閟=50mm=0.05m，
所以一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：W=Fs=4000N×0.05m=200J；
（3）飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，要對(duì)外做功900次，
所以燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功為：
W_總=W×900=200J×900=180000J，
汽油機(jī)的功率為：
P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{180000J}{60s}$=3000W；
（4）這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=0.0225kg×4.6×10⁷J/kg=1035000J，
汽油機(jī)的效率：
η=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{{Q}_{放}}$=$\frac{180000J}{1035000J}$×100%≈17.4%．
答：（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為4000N；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功為200J；
（3）汽油機(jī)的功率為3000W；
（4）該汽油機(jī)的效率為17.4%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查熱機(jī)中壓力、功、功率的計(jì)算，關(guān)鍵是對(duì)公式和公式變形的理解和應(yīng)用，在計(jì)算過程中要注意單位的換算．