Question

【題目】汽車已進(jìn)入百姓家庭，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞倍受人們關(guān)注．在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問題．[汽油熱值為4.6×107J/kg，汽油密度為0.7×103kg/m3 ， 水的比熱容為4.2×103J/（kg℃）]
（1）為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，汽車的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來降低發(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）10L汽油在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒30min，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？
（3）若發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為6×104W，則此汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率的計(jì)算結(jié)果精確到1%）

Answer 1

【答案】解：（1）水溫升高50℃吸收的熱量：
Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×5kg×50℃=1.05×106J；
（2）汽油的體積V=10L=0.01m3 ，
由ρ=得汽油的質(zhì)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，
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間t=30min=1800s，
發(fā)動(dòng)機(jī)做的有用功：
W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=×100%=×100%≈34%．
答：（1）5kg水在冷卻系統(tǒng)中溫度升高50℃，所吸收的熱量是1.05×106J；
（2）10L汽油在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒30min，可以釋放出3.22×108J的能量；
（3）此汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是34%．
【解析】（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）；
（3）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．