Question

19．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)如表所示．
（1）汽車內(nèi)燃機一個工作循環(huán)包括四個沖程，一個汽缸正常工作的四個沖程的順序是乙甲丁丙 （對甲、乙、丙、丁重新排序），丁圖所示的沖程中內(nèi)燃機給汽車提供動力，此沖程中能量的轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）汽車的排氣量是指發(fā)動機氣缸的工作容積，它等于活塞在最下方時氣缸的容積．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．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)動機的效率是23.2%．（計算結(jié)果保留一位小數(shù)；可能用到的公式w=pt）
汽車發(fā)動機數(shù)據(jù)表：

1min內(nèi)完成工作循環(huán)	2600次	93#汽油	吸氣沖程結(jié)束時，汽缸內(nèi)汽油和空氣的混合密度	1.35kg/m3
排氣量	1.8L		熱值	4.6×107（J/kg）
發(fā)動機 最大功率	75kW		空燃比	14：1

Answer 1

分析 （1）內(nèi)燃機的四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，同時需要掌握內(nèi)燃機四沖程的特點；
（2）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；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）甲中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是第二沖程；
乙中的一個氣閥打開，活塞向下運動，所以為吸氣沖程，是第一沖程；
丙中的一個氣閥打開，活塞向上運動，所以為排氣沖程，是第四沖程；
丁中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是第三沖程；
故排序為：乙甲丁丙．其中做功沖程內(nèi)燃機給汽車提供動力，此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）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；
做一次功燃氣的質(zhì)量：m_燃氣=ρv=1.35kg/m³×1.8×10^-3m³=2.43×10^-3kg，
因為空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油質(zhì)量：m_汽油=2.43×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=1.62×10^-4kg，
1min內(nèi)汽油燃燒釋放的熱量：Q=m_汽油q=1.62×10^-4kg×4.6×10⁷J/kg×2600=1.93752×10⁷J，
發(fā)動機的效率：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{1.93752×1{0}^{7}J}$×100%≈23.2%．
故答案為：（1）乙甲丁丙；丁；內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；（2）23.2%．

點評 本題考查熱機的工作循環(huán)、效率的計算，考查面比較廣，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用，最容易出錯的是物理量的單位和單位的換算．