Question

17．如圖所示，甲圖中向盒內(nèi)滴入 數(shù)滴酒精，再將盒蓋蓋緊，然后撳 動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕，看到盒蓋 飛出去了．在此過程中，酒精燃燒后的燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能．圖丙中（選填“乙”或“丙”）汽油機(jī)的工作過程與這一實(shí)驗(yàn)過程中能量的轉(zhuǎn)化是一致的，而另一幅圖所示的工作過程叫壓縮沖程．若某四沖程汽油機(jī)在工作時(shí)轉(zhuǎn)速為3600r/min，則每秒有30個(gè)做功沖程．若該汽油機(jī)的效率為30%，完全燃燒10kg的汽油放出的熱量可以對(duì)外做功1.38×10⁸  J（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 解決此題要掌握：
（1）內(nèi)燃機(jī)的工作原理是氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外做功；
（2）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；
（3）根據(jù)每一個(gè)工作循環(huán)中，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，可利用已知條件算出每秒種對(duì)外做功的次數(shù)．
（4）根據(jù)質(zhì)量和熱值計(jì)算完全燃燒燃料放出的熱量；還知道汽油機(jī)的效率；可求做的有用功．

解答 解：
（1）電火花打火時(shí)，酒精氣體燃燒膨脹做功，最后內(nèi)能轉(zhuǎn)化為盒蓋的機(jī)械能，可以看到盒蓋飛出；
（2）圖丙中的氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，且上端的火花塞發(fā)出電火花，是做功沖程，在這一過程中，內(nèi)能是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的，與甲圖原理一致；
圖乙中的氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，此時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（3）因?yàn)槠�油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，對(duì)外做功一次，故可得出$\frac{3600r/min}{60s}$=60r/s，故每秒的沖程數(shù)是：60×2=120個(gè)；每秒做功的次數(shù)為$\frac{60}{2}$=30（次）．
（4）汽油完全燃燒時(shí)放出的熱量：
Q_放=mq=10kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁸J；
因?yàn)棣?$\frac{{W}_{有用}}{Q}$
所以該汽油機(jī)轉(zhuǎn)化的能對(duì)外做有用功：
W_有用=ηQ=30%×4.6×10⁸J=1.38×10⁸J．
故答案為：內(nèi)；機(jī)械；內(nèi)；丙；壓縮；30；1.38×10⁸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查使用熱機(jī)有用功的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是明白內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)，經(jīng)歷四個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功一次，活塞往返兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周．