Question

18．2014成都“西博會”展示了某一型號的房車，房車發(fā)動機性能 的好壞倍受人們關(guān)注．在房車發(fā)動機的設(shè)計過程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動機的冷卻問題．[汽油熱值為4.5×10⁷J/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)動機過熱，房車的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來降低發(fā)動機的溫度．5kg水在冷卻系統(tǒng)中溫度升高50℃，所吸收的熱量是多少？
（2）房車行駛30min共消耗0.015m³汽油，所消耗汽油的質(zhì)量為多少kg？這些汽油完全燃燒可以釋放出多少熱量？
（3）若發(fā)動機輸出的功率為6×10⁴W，則此房車發(fā)動機的效率是多少？．

Answer 1

分析 （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)動機的輸出功率和工作時間，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求發(fā)動機的效率．

解答 解：
（1）水溫升高50℃吸收的熱量：
Q_吸=cm_水△t=4.2×10³ J/（kg•℃）×5kg×50℃=1.05×10⁶J；
（2）汽油的體積V=0.015m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.015m³=10.5kg，
這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=10.5kg×4.5×10⁷J/kg=4.725×10⁸J，
（3）發(fā)動機工作時間t=30min=1800s，
發(fā)動機做的有用功：
W=Pt=6×10⁴W×1800s=1.08×10⁸J，
發(fā)動機的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{4.725×1{0}^{8}J}$×100%≈23%．
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）1汽油的質(zhì)量是10.5kg，完全燃燒可以釋放出4.725×10⁸J的能量；
（3）此房車發(fā)動機的效率是23%．

點評 本題考查了學生對密度公式、吸熱公式、功率公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，要求靈活運用公式，屬于難題！