Question

17．發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，現(xiàn)代汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動機，其中汽油發(fā)動機提供動力的是內(nèi)燃機的汽缸．若某臺以汽油為燃料的汽車，發(fā)動機內(nèi)有四個汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示．

1min內(nèi)完成工作循環(huán)	2500次	93#汽油	汽缸內(nèi)汽油和空氣的混合密度	1.5kg/m3
排氣量	2L		熱值	4.5×107（J/kg）
發(fā)動機最大功率	75（kW）		空燃比	14：1

（1）汽車以100km/h速度勻速運動時發(fā)動機輸出功率最大，則1min內(nèi)有用功4.5×10⁶J．
（2）汽車的排氣量是指發(fā)動機汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大．空燃比指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比．汽車發(fā)動機數(shù)據(jù)如下表所示．當(dāng)汽車以100km/h的速度勻速行駛時，根據(jù)表中數(shù)據(jù)求汽車發(fā)動機的效率．

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知，發(fā)動機的最大輸出功率，根據(jù)W=Pt求出1min內(nèi)做有用功；
（2）①根據(jù)m=ρV算出燃氣的質(zhì)量，然后根據(jù)空燃比算出汽油的質(zhì)量；
②發(fā)動機的效率是有用功跟汽油燃燒釋放熱量的比值．

解答 解：（1）汽車以100km/h速度勻速運動時，1min中內(nèi)做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（3）①根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃氣的質(zhì)量：
m_燃氣=ρV=1.5kg/m³×2×10^-3m³=3×10^-3kg，
因為空燃比是14：1，
所以做一次功消耗的汽油質(zhì)量：
m=3×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=2×10^-4kg；
②1min內(nèi)汽油燃燒釋放的熱量：
Q=m_汽油q=2×10^-4kg×4×10⁷J/kg×2500=2×10⁷J，
發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{7}J}$×100%=22.5%．
答：（1）4.5×10⁶；（2）汽車發(fā)動機的效率為22.5%．

點評 本題考查了有關(guān)熱機的計算和應(yīng)用，涉及到功的計算、熱值的計算、效率的計算，考查面比較廣，關(guān)鍵是理解表格中各參數(shù)的含義．