Question

5．（1）汽車已經(jīng)進(jìn)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(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不至太高一般都采用多種方式進(jìn)行冷卻散熱．其中采用水冷卻是因?yàn)樗�的比熱�?nbsp;大．根據(jù)液體溫度升高，液體向上運(yùn)動(dòng)知識(shí)你認(rèn)為冷卻水循環(huán)流動(dòng)時(shí)合理的方向是A-B-C（A-B-C或C-B-A）．
（2）國產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸活塞面積為3000mm²，活塞沖程長(zhǎng)50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9×10⁵pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是1200R/min．該汽油機(jī)每秒做功10次；每次做功135J；汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)做功的功率1350W（不計(jì)摩擦損失）；汽油機(jī)燃燒相同的燃料，輸出的機(jī)械能越多，表明汽油機(jī)越節(jié)能．是否節(jié)能，是衡量機(jī)器性能好壞的重要指標(biāo)，關(guān)干汽油機(jī)尾氣的溫度跟汽油機(jī)性能之間的關(guān)系，你認(rèn)為尾氣溫度越低（選填“高”或“低”），性能越好；如果滿負(fù)荷工作時(shí)每分鐘消耗8g汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是22%（保留兩位小數(shù)）（汽油的燃燒值為4.6×10⁷焦/千克）．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合題意，根據(jù)熱值的概念，水的比熱容的應(yīng)用，冷卻時(shí)水循環(huán)的原理等來對(duì)題干中的問題進(jìn)行逐一解析即可；
（2）①飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩轉(zhuǎn)，活塞對(duì)外做功一次；
②因?yàn)闊釞C(jī)工作時(shí)的壓力和燃?xì)獾膲簭?qiáng)和活塞的面積有關(guān)，做功的多少和燃?xì)獾钠骄鶋毫�和做功的距離有關(guān)，所以根據(jù)直徑求出活塞面積，再根據(jù)壓強(qiáng)求出活塞上的壓力，根據(jù)活塞沖程長(zhǎng)度求出活塞運(yùn)動(dòng)一次所做的功；
③所以根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速可求汽油機(jī)1s做功的次數(shù)，即可求出汽油機(jī)的功率；
④熱機(jī)的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)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(jù)功率求出汽油機(jī)1min做的功與對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)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(fā)動(dòng)機(jī)采用水冷卻是因?yàn)樗�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(dá)C處，最后由水泵再一次抽到A處，開始第二次循環(huán)，故冷卻水循環(huán)流動(dòng)時(shí)合理的方向是A-B-C；
（2）①飛輪的轉(zhuǎn)速是1200R/min，即每分鐘飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1200圈，則每秒飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)20圈；
由于飛輪每轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，活塞對(duì)外做功一次，所以，該汽油機(jī)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(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)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(jī)的效率低，反之，柴油機(jī)的效率高，即節(jié)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(jī)對(duì)外做功：W_總=60W₁=60×1350J=8.1×10⁴J，
汽油機(jī)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(diǎn)評(píng) （1）以汽車的散熱為考查背景，考查了有關(guān)熱學(xué)的幾個(gè)基本的知識(shí)點(diǎn)，了解相關(guān)概念，熟悉其原理是解答的關(guān)鍵；
（2）此題考查熱機(jī)中壓力、功、功率、效率的計(jì)算．在計(jì)算功率和效率時(shí)要注意對(duì)應(yīng)關(guān)系．