Question

4．目前，“節(jié)能減排”已引起全球的關注．如何減少能耗，提高汽車發(fā)動機的效率越來越受到人們的重視．
某汽車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛30km消耗了2.5L汽油．
（1）請你將圖中汽油機工作時的能流圖補充完整．
（2）請計算這段路程消耗汽油的質量．（汽油密度ρ=0.8×10³kg/m³）
（3）汽油完全燃燒，放出的熱量．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg） 
（4）已知牽引力為600N，則牽引力做多少功？
（5）此汽油機的效率為多少？
（6）汽油機的效率較低，請你就如何提高它的效率提一條合理化建議．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，需要掌握熱機的各種能量損失：克服機械摩擦消耗的能量、機械散熱損失、廢氣帶走的熱量．
（2）根據公式m=ρV計算出汽油的質量；
（3）根據公式Q=mq計算出汽油完全燃燒放出的能量；
（4）根據公式W=Fs計算牽引力所做的功；
（5）根據公式η=$\frac{W}{Q}$計算熱機的效率；
（6）提高熱機效率的方法可以通過減少散熱損失、機械損失等方法，主要途徑還是要減少廢氣帶走的能量．

解答 解：
（1）燃料燃燒放出的熱量，一部分要克服機械摩擦，一部分由氣缸直接向外散熱，大部分由廢氣帶走，剩余的是用來做有用功的能量．
（2）根據ρ=$\frac{m}{V}$可知，2.5L汽油的質量為：m=ρV=0.8×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2kg；
（3）汽油完全燃燒，放出的熱量：Q=mq=2kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J；
（4）牽引力做功為：W=Fs=600N×3×10⁴m=1.8×10⁷J；
（5）汽油機的效率為：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{9.2×1{0}^{7}J}$×100%≈19.6%；
（6）從內燃機的能流圖可知，熱量損失主要有燃料沒有完全燃燒、廢氣帶走的熱量、克服摩擦損耗的能量、散失的熱量，因此提高熱機效率的主要途徑有：使燃料盡可能完全燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減小摩擦、減小熱散失等．
答：
（1）①廢氣帶走熱量；②克服摩擦耗能；
（2）這段路程消耗汽油的質量為2kg；
（3）汽油完全燃燒，放出的熱量為9.2×10⁷J； 
（4）牽引力做功為1.8×10⁷J；
（5）此汽油機的效率為19.6%；
（6）減少散熱損失（合理即可）．

點評 此題主要考查了熱機效率的概念及熱機工作過程中熱量的走向．通過給出有關數據及信息考查了學生對熱機效率的理解．