Question

2．汽車是我們十分熟悉的交通工具，也包含豐富的物理知識(shí)：
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑用到了水，水箱中5L水溫度升高20℃吸收的熱量是4.2×10⁵J．水升溫會(huì)吸收大量的熱，起到冷卻效果，這是用熱傳遞方法改變了物體的內(nèi)能．
（2）汽車駛過(guò)，我們聞到汽油味兒，這是擴(kuò)散現(xiàn)象，說(shuō)明分子在不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．若汽油熱值4.0×10⁷J/kg，現(xiàn)有汽油2kg，選其中一半完全燃燒，放熱4.0×10⁷J，剩余汽油的熱值是4.0×10⁷J/kg．
（3）汽油機(jī)汽缸頂部的點(diǎn)火裝置叫火花塞，工作時(shí)，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這是用做功方法改變物體的內(nèi)能．
（4）一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成40個(gè)沖程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)水的體積求出水的質(zhì)量；知道水的比熱容、水的質(zhì)量和溫度的升高值，利用吸熱公式求解；
改變內(nèi)能的方法：一是做功，對(duì)物體做功（克服摩擦做功、壓縮氣體做功），物體內(nèi)能會(huì)增加；物體對(duì)外做功，物體內(nèi)能會(huì)減少；二是熱傳遞．
（2）物質(zhì)由分子組成的，分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；
知道汽油的質(zhì)量和熱值，可利用公式Q=mq計(jì)算燃料完全燃燒放出的熱量，燃料的熱值是燃料的屬性，不會(huì)隨著質(zhì)量的改變而改變．
（3）內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．其中壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，燃料燃燒將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（4）解決此題要知道在四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個(gè)沖程，1個(gè)工作循環(huán)中包括4個(gè)沖程并對(duì)外做功1次．

解答 解：
（1）水箱中水的質(zhì)量m=ρ_水V=5×10^-3m³×10³kg/m³=5kg；
水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×20℃=4.2×10⁵J；
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水從發(fā)動(dòng)機(jī)吸收熱量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度降低，是通過(guò)熱傳遞改變內(nèi)能的；
（2）汽車駛過(guò)，我們聞到汽油味兒，是因?yàn)槠�油分子在不停運(yùn)動(dòng)，汽油分子運(yùn)動(dòng)到空氣中，進(jìn)入人們的鼻孔，使人感覺(jué)到了汽油味，說(shuō)明了分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；
燃燒汽油的質(zhì)量為：m=$\frac{1}{2}$×2kg=1kg，而q=4.0×10⁷J/kg，
1kg汽油完全燃燒放出的熱量為：Q=mq=1kg×4.0×10⁷J/kg=4.0×10⁷J；
因?yàn)槿剂系臒嶂凳侨剂系膶傩裕�不�?huì)隨著質(zhì)量的改變而改變，所以汽油質(zhì)量變少后，剩余汽油的熱值不變，仍為4.0×10⁷J/kg．
（3）在汽油機(jī)工作時(shí)，靠火花塞點(diǎn)火來(lái)引燃燃料，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向內(nèi)能，再向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化；其中在壓縮沖程中，活塞壓縮汽油與空氣形成的燃料混合物，活塞對(duì)氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，這是用做功方法改變物體的內(nèi)能．
（4）飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min=20r/s，因一個(gè)工作循環(huán)轉(zhuǎn)2圈，完成4個(gè)沖程，做功一次；所以每秒完成10個(gè)工作循環(huán)，完成40個(gè)沖程，做功10次．
故答案為：（1）4.2×10⁵；熱傳遞；（2）擴(kuò)散；無(wú)規(guī)則；4.0×10⁷；4.0×10⁷；（3）火花塞；壓縮；做功；（4）40．

點(diǎn)評(píng) （1）本題主要考查了改變物體內(nèi)能的方法、質(zhì)量和熱量的計(jì)算；
（2）本題主要考查了分子是運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，熱量計(jì)算公式的理解和應(yīng)用，以及燃料的熱值是燃料的特性，與質(zhì)量的多少無(wú)關(guān)；
（3）此題考查了汽油機(jī)工作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換及點(diǎn)火方式．注意區(qū)分做功沖程與壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化的不同，以及汽油機(jī)和柴油機(jī)點(diǎn)火方式的不同．
（4）解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程工作特點(diǎn)進(jìn)行分析解答．