Question

5．隨著人們生活水平的提高，汽車已經(jīng)成為大家重要的代步工具．某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是四沖程的汽油機(jī)，做功沖程推動(dòng)活塞一次做功1380J，在1分鐘內(nèi)火花塞點(diǎn)火1000次，氣缸內(nèi)共燃燒汽油0.1kg．
（1）如圖是汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，其中做功沖程是丙．
（2）1分鐘內(nèi)該汽油機(jī)做了多少功？
（3）0.1千克汽油完全燃燒能釋放出4.6×10⁶焦能量，遠(yuǎn)大于1分鐘內(nèi)該汽油機(jī)所做的功．請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算該汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，并分析汽油機(jī)能量損耗的原因．

Answer 1

分析 （1）本題應(yīng)抓住汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由如圖所示的四個(gè)沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；
根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷活塞的運(yùn)行方向，再根據(jù)氣門的關(guān)閉情況就可以確定是哪一個(gè)沖程；
（2）在1min內(nèi)火花塞點(diǎn)火1000次，知道做功沖程推動(dòng)活塞一次做功大小，可求1min內(nèi)燃機(jī)對(duì)外所做的功；
（3）利用內(nèi)燃機(jī)的效率公式η=$\frac{W}{Q}$求該內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的效率；
熱機(jī)在做功時(shí)，損失的能量有：氣缸散熱損失的能量、廢氣帶走的能量、摩擦損失的能量等．

解答 解：
（1）甲圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程；
乙圖中的排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，是排氣沖程；
丙圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是做功沖程；
丁圖中的進(jìn)氣門打開(kāi)，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；
（2）內(nèi)燃機(jī)對(duì)外所做的功：
W=1380J×1000=1.38×10⁶J；
（3）η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.38×1{0}^{6}J}{4.6×1{0}^{6}J}$×100%=30%；
內(nèi)燃機(jī)在排氣沖程中排出的廢氣溫度很高，帶去一部分熱能；熱機(jī)工作時(shí)，氣缸機(jī)件散熱，消耗一部分內(nèi)能；熱機(jī)內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件間摩擦做功消耗能量．
故答案為：（1）丙；（2）內(nèi)燃機(jī)對(duì)外所做的功是1.38×10⁶J；（3）該內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)的效率約為30%；廢氣帶走熱量，氣缸機(jī)件散熱，機(jī)件間摩擦做功消耗能量．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查了內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程的特點(diǎn)、熱機(jī)的效率公式的了解與掌握，屬于基礎(chǔ)題，難度較小．