Question

5．（1）汽車已經進入我國普通家庭，汽車的燃料大都是汽油，這是由于汽油的熱值大；汽車發動機工作時會產生大量的熱量，為了保持發動機溫度不至太高一般都采用多種方式進行冷卻散熱．其中采用水冷卻是因為水的比熱容 大．根據液體溫度升高，液體向上運動知識你認為冷卻水循環流動時合理的方向是A-B-C（A-B-C或C-B-A）．
（2）國產165型單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為3000mm²，活塞沖程長50mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9×10⁵pa，飛輪的轉速是1200R/min．該汽油機每秒做功10次；每次做功135J；汽油機滿負荷工作時做功的功率1350W（不計摩擦損失）；汽油機燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明汽油機越節能．是否節能，是衡量機器性能好壞的重要指標，關干汽油機尾氣的溫度跟汽油機性能之間的關系，你認為尾氣溫度越低（選填“高”或“低”），性能越好；如果滿負荷工作時每分鐘消耗8g汽油，這種汽油機把內能轉化為機械能的效率是22%（保留兩位小數）（汽油的燃燒值為4.6×10⁷焦/千克）．

Answer 1

分析 （1）結合題意，根據熱值的概念，水的比熱容的應用，冷卻時水循環的原理等來對題干中的問題進行逐一解析即可；
（2）①飛輪轉動兩轉，活塞對外做功一次；
②因為熱機工作時的壓力和燃氣的壓強和活塞的面積有關，做功的多少和燃氣的平均壓力和做功的距離有關，所以根據直徑求出活塞面積，再根據壓強求出活塞上的壓力，根據活塞沖程長度求出活塞運動一次所做的功；
③所以根據飛輪的轉速可求汽油機1s做功的次數，即可求出汽油機的功率；
④熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比．燃燒相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高；
⑤根據功率求出汽油機1min做的功與對應的時間內燃料完全燃燒放出的熱量之比即可求出效率．

解答 解：
（1）①汽車的燃料大都是汽油，這是由于汽油的熱值大；
②汽車發動機采用水冷卻是因為水的比熱容大，在同樣升溫的情況下，水可以吸收更多的熱量；
③讀圖可知，水在氣缸A處吸熱升溫，密度變小，上升至B處，在散熱片處放熱降溫，再到達C處，最后由水泵再一次抽到A處，開始第二次循環，故冷卻水循環流動時合理的方向是A-B-C；
（2）①飛輪的轉速是1200R/min，即每分鐘飛輪轉動1200圈，則每秒飛輪轉動20圈；
由于飛輪每轉動兩圈，活塞對外做功一次，所以，該汽油機每秒做功$\frac{20}{2}$=10次；
②活塞面積S=3000mm²=0.003m²；
作用在活塞上的平均壓力：F=pS=9×10⁵pa×0.003m²=2700N；
一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W=FL=2700N×50×10^-3m=135J，
③每秒做功：W₁=10W=10×135J=1350J，
功率：P=$\frac{{W}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{1350J}{1s}$=1350W；
④尾氣的溫度高，說明散失的熱量多，柴油機的效率低，反之，柴油機的效率高，即節能；      
⑤汽油完全燃燒放出熱量：Q_放=mq=8×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=3.68×10⁵J，
每分鐘汽油機對外做功：W_總=60W₁=60×1350J=8.1×10⁴J，
汽油機的效率：η=$\frac{{W}_{總}}{{Q}_{放}}$=$\frac{8.1×1{0}^{4}J}{3.68×1{0}^{5}J}$×100%≈22%．
故答案為：（1）熱值；比熱容；A-B-C；（2）10；135；1350W；低；22%．

點評 （1）以汽車的散熱為考查背景，考查了有關熱學的幾個基本的知識點，了解相關概念，熟悉其原理是解答的關鍵；
（2）此題考查熱機中壓力、功、功率、效率的計算．在計算功率和效率時要注意對應關系．