Question

16．回答下列問(wèn)題：
（1）在熱機(jī)工作所進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，得到的有用功能量小于（選填“小于”、“大于”或“等于”）燃料在汽缸中燃燒所釋放的能量．
（2）太陽(yáng)能熱水器內(nèi)盛有10³千克25℃的水，在陽(yáng)光照射下水溫升高到55℃，則水吸收的熱量為1.26×10⁸ 焦．[已知水的比熱：c水=4.2×l0³焦/（千克•℃）]
（3）在1大氣壓下水的沸點(diǎn)是100%．如果氣壓增大，沸點(diǎn)也會(huì)升高，家用氣壓鍋就是應(yīng)用這個(gè)原理設(shè)計(jì)的．已知水的沸點(diǎn)跟氣壓的關(guān)系如圖所示．現(xiàn)測(cè)得某氣壓鍋蓋出氣孔的直徑為4毫米，壓在出氣孔上的加壓閥質(zhì)量為80克．請(qǐng)通過(guò)圖象推斷：用該氣壓鍋燒水，水溫最高可以達(dá)到115℃．（已知：1大氣壓等于1.0×10⁵帕）

Answer 1

分析 （1）在熱機(jī)中，用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒釋放出的能量之比叫熱機(jī)的效率；燃料不可能完全燃燒，燃料燃燒產(chǎn)生的能量也不可能完全轉(zhuǎn)化成有用能量，所以熱機(jī)的效率一定小于1；
（2）水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）、水的質(zhì)量，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求解；
（3）知道限壓閥的質(zhì)量，可以求限壓閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓力，再利用壓強(qiáng)公式求限壓閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓強(qiáng)，加上外界大氣壓，得出鍋內(nèi)氣壓，從沸點(diǎn)-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)最高溫度．

解答 解：（1）熱機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒時(shí)放出的熱量不可避免地克服摩擦做功消耗、被高溫?zé)煔鈳ё叩龋�造成轉(zhuǎn)化為有用功的能量小于燃料燃燒放出的熱量；
（2）水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1000kg×（55℃-25℃）=1.26×10⁸J；
（3）鍋內(nèi)氣壓等于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與限壓閥對(duì)氣體壓強(qiáng)之和，即：p_內(nèi)=p_閥+p₀；
限壓閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓力：F=G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N，
出氣孔的面積：S=πr²=3.14×（$\frac{1}{2}$×4mm）²=12.56mm²=1.256×10^-5m²，
限壓閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓強(qiáng)：
P_閥=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.8N}{1.256×1{0}^{-5}{m}^{2}}$≈0.64×10⁵Pa，
鍋內(nèi)氣壓：
p_內(nèi)=p_閥+p₀=0.64×10⁵Pa+1×10⁵Pa=1.64×10⁵Pa．
從沸點(diǎn)-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)溫度：t=115℃．
故答案為：（1）小于；（2）1.26×10⁸；（3）115．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、壓強(qiáng)公式的理解和運(yùn)用，會(huì)計(jì)算高壓鍋內(nèi)的氣壓、從沸點(diǎn)-氣壓圖象搜集信息，注意單位換算．