Question

15．如圖，用酒精燈對試管加熱，水溫升高，一段時間后瓶塞被水蒸氣沖出去，其能量轉(zhuǎn)化與汽油機工作中的做功沖程能量轉(zhuǎn)化相同．一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，該柴油機活塞1s對外做功30次．若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉(zhuǎn)化成的機械能是8.6×10⁷J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)物體對外做功時，物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）一個工作循環(huán)包括四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)兩周，對外做功一次；
（3）利用Q=mq計算燃料燃燒放出的熱量，然后根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$進行計算．

解答 解：
（1）圖中的塞子被試管內(nèi)的水蒸氣推出過程是水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子機械能的過程，與熱機的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同．
（2）此柴油機的飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，所以飛輪每秒轉(zhuǎn)60r，因為飛輪每轉(zhuǎn)兩周對外做功一次，所以在1s內(nèi)，對外做功次數(shù)n=$\frac{60}{2}$=30次；
（3）柴油燃燒放出的熱量：Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，轉(zhuǎn)化的機械能為：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
故答案為：做功；30；8.6×10⁷．

點評 本題考查了學(xué)生對熱量的計算公式Q=qm和內(nèi)燃機的四個沖程特點的掌握，知道沖程中的能量轉(zhuǎn)化和四沖程中做功次數(shù)與飛輪轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系是解決此題的關(guān)鍵．