Question

11．汽油機是熱機的一種，如圖甲所示是一臺單缸四沖程汽油機工作狀態示意圖，由圖可以看出，此時它正處在做功沖程，其能量轉化情況與乙（選填“乙”或“丙”）圖相同，如果此汽油機飛輪的轉速為2400r/min，則每秒鐘內對外做功20次．若汽油機每分鐘燃燒10g汽油，則10g汽油完全燃燒能放出4.6×10⁵J的熱量．（已知汽油熱值是4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）內燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關上壓縮關下功”進行分析．
（2）改變物體內能的方式有熱傳遞和做功兩種．做功改變物體內能的實質是能量的轉化，具體來說是內能和機械能的相互轉化．對物體做功，物體的內能增加，溫度升高；物體對外做功，物體的內能減少，溫度降低．
（3）四沖程內燃機曲軸轉一圈，完成2個沖程，1個工作循環中包括4個沖程并對外做功1次．
（4）已知熱值，根據Q=qm計算出汽油燃燒放出的熱量．

解答 解：（1）觀察圖甲可知，兩個氣門都關閉，活塞向下運動，因此是做功沖程；
（2）在熱機的做功沖程中，高溫高壓燃氣的內能轉化為活塞的機械能；
乙圖對試管中的水加熱，加快水的蒸發，使試管中水的內能增大，體積膨脹，對外做功，使塞子飛出去，內能轉化為塞子的機械能．
丙圖是用力將活塞壓下，活塞對空氣做功，空氣的內能增大，溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒．是通過對物體做功來增大物體內能的，即是將機械能轉化為內能的過程．因此與做功沖程原理相同的是乙實驗．
（3）汽油機的轉速為2400r/min，說明1s內汽油機曲軸的轉動次數為40．一個工作循環中，曲軸轉動兩周，對外做功一次，1s內曲軸轉動40次，對外做功20次．
（4）10g汽油完全燃燒釋放出的熱量：
Q=qm=10×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁵J．
故答案為：做功；乙；20；4.6×10⁵．

點評 此題是通過內燃機的工作原理和課本中的實驗來驗證做功改變物體內能的方法，以及熱機和熱值的計算，綜合性較強，難度不是很大；要掌握課本所學知識，學會變通．