Question

5．（1）汽車已經(jīng)進入我國普通家庭，汽車的燃料大都是汽油，這是由于汽油的熱值大；汽車發(fā)動機工作時會產(chǎn)生大量的熱量，為了保持發(fā)動機溫度不至太高一般都采用多種方式進行冷卻散熱．其中采用水冷卻是因為水的比熱容 大．根據(jù)液體溫度升高，液體向上運動知識你認為冷卻水循環(huán)流動時合理的方向是A-B-C（A-B-C或C-B-A）．
（2）國產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為3000mm²，活塞沖程長50mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9×10⁵pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是1200R/min．該汽油機每秒做功10次；每次做功135J；汽油機滿負荷工作時做功的功率1350W（不計摩擦損失）；汽油機燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明汽油機越節(jié)能．是否節(jié)能，是衡量機器性能好壞的重要指標，關干汽油機尾氣的溫度跟汽油機性能之間的關系，你認為尾氣溫度越低（選填“高”或“低”），性能越好；如果滿負荷工作時每分鐘消耗8g汽油，這種汽油機把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是22%（保留兩位小數(shù)）（汽油的燃燒值為4.6×10⁷焦/千克）．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合題意，根據(jù)熱值的概念，水的比熱容的應用，冷卻時水循環(huán)的原理等來對題干中的問題進行逐一解析即可；
（2）①飛輪轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)，活塞對外做功一次；
②因為熱機工作時的壓力和燃氣的壓強和活塞的面積有關，做功的多少和燃氣的平均壓力和做功的距離有關，所以根據(jù)直徑求出活塞面積，再根據(jù)壓強求出活塞上的壓力，根據(jù)活塞沖程長度求出活塞運動一次所做的功；
③所以根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速可求汽油機1s做功的次數(shù)，即可求出汽油機的功率；
④熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比．燃燒相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高；
⑤根據(jù)功率求出汽油機1min做的功與對應的時間內(nèi)燃料完全燃燒放出的熱量之比即可求出效率．

解答 解：
（1）①汽車的燃料大都是汽油，這是由于汽油的熱值大；
②汽車發(fā)動機采用水冷卻是因為水的比熱容大，在同樣升溫的情況下，水可以吸收更多的熱量；
③讀圖可知，水在氣缸A處吸熱升溫，密度變小，上升至B處，在散熱片處放熱降溫，再到達C處，最后由水泵再一次抽到A處，開始第二次循環(huán)，故冷卻水循環(huán)流動時合理的方向是A-B-C；
（2）①飛輪的轉(zhuǎn)速是1200R/min，即每分鐘飛輪轉(zhuǎn)動1200圈，則每秒飛輪轉(zhuǎn)動20圈；
由于飛輪每轉(zhuǎn)動兩圈，活塞對外做功一次，所以，該汽油機每秒做功$\frac{20}{2}$=10次；
②活塞面積S=3000mm²=0.003m²；
作用在活塞上的平均壓力：F=pS=9×10⁵pa×0.003m²=2700N；
一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W=FL=2700N×50×10^-3m=135J，
③每秒做功：W₁=10W=10×135J=1350J，
功率：P=$\frac{{W}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{1350J}{1s}$=1350W；
④尾氣的溫度高，說明散失的熱量多，柴油機的效率低，反之，柴油機的效率高，即節(jié)能；      
⑤汽油完全燃燒放出熱量：Q_放=mq=8×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=3.68×10⁵J，
每分鐘汽油機對外做功：W_總=60W₁=60×1350J=8.1×10⁴J，
汽油機的效率：η=$\frac{{W}_{總}}{{Q}_{放}}$=$\frac{8.1×1{0}^{4}J}{3.68×1{0}^{5}J}$×100%≈22%．
故答案為：（1）熱值；比熱容；A-B-C；（2）10；135；1350W；低；22%．

點評 （1）以汽車的散熱為考查背景，考查了有關熱學的幾個基本的知識點，了解相關概念，熟悉其原理是解答的關鍵；
（2）此題考查熱機中壓力、功、功率、效率的計算．在計算功率和效率時要注意對應關系．