Question

20．如圖所示為四沖程汽油機工作過程中某一沖程的示意圖．在該沖程中．進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動．根據該圖可知它表示的是壓縮沖程，在該沖程中，氣缸內的油氣混合物的內能增加 （增加/不變/減少）．然而大量交通工具特別是汽車排放出的廢氣使得空氣中PM2.5的含量迅速增加，近階段我市很多霧霾天氣也與此有關．汽油機經過改進可以燃燒天然氣，天然氣雖然也是化石燃料，但相比汽柴油要清潔得多并且相對價格也便宜，揚州市部分公交車和幾乎所有的出租車都已使用天然氣．已知天然氣的熱值為7×10⁷J/m³，當出租車消耗0.2m³天然氣時，所釋放的熱量為1.4×10⁷J（假設天然氣完全燃燒）．若天然氣所釋放熱量的84%被水吸收，能使100kg的水溫度升高28℃．

Answer 1

分析 （1）汽油機的四個沖程是吸氣、壓縮、做功和排氣沖程．吸氣沖程進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動；壓縮沖程兩個氣門都關閉，活塞向上運動；做功沖程兩個氣門都關閉，活塞向下運動；排氣沖程排氣門打開，進氣門關閉，活塞向上運動；壓縮沖程中，機械能轉化成內能，做功沖程中，內能轉化成機械能；
（2）已知天然氣的熱值和質量，可利用公式Q=Vq計算0.2m³天然氣完全燃燒放出的熱量；先根據效率公式求出水吸收的熱量，再根據Q=cm△t求出水溫的變化量即為水升高的溫度．

解答 解：
（1）由圖可見，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，因此是壓縮沖程；在這個沖程中，活塞的機械能轉化成混合氣體的內能，因此氣缸內的油氣混合物的內能增加；
（2）完全消耗0.2m³天然氣放出的熱量：Q=Vq=0.2m³×7×10⁷J/m³=1.4×10⁷J；
水吸收的熱量：Q_吸=Qη=1.4×10⁷J×84%=1.176×10⁷J，
水升高的溫度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.176×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=28℃．
故答案為：壓縮；增加；1.4×10⁷；28．

點評 本題考查學生對汽油機的四個沖程的了解情況，以及對熱量的計算和效率公式的應用，要注意溫度升高了（△t）與升高到（末溫）的區別．