Question

19．汽油發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)活塞經(jīng)歷四個(gè)沖程，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈．一臺(tái)汽油機(jī)，活塞面積是50cm²，活塞行程是25cm，做功沖程燃?xì)猱a(chǎn)生的平均壓強(qiáng)為8×10⁵Pa，若飛輪的轉(zhuǎn)速是2000轉(zhuǎn)/分鐘，效率為30%，求：
（1）做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力是多少？
（2）做功沖程中，平均壓力做多少功？
（3）汽油機(jī)在1小時(shí)內(nèi)要消耗多少在汽油？（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）知道活塞的橫截面積和燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)，根據(jù)F=pS求出燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
（2）根據(jù)W=Fs求出平均壓力做的功；
（3）飛輪的轉(zhuǎn)速是2000r/min，意思是飛輪1min轉(zhuǎn)2000r，對(duì)外做功1000次，據(jù)此求出汽油機(jī)在1小時(shí)內(nèi)平均壓力做的總功，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q_放=mq求出汽油的質(zhì)量．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$可得，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：
F=pS=8×10⁵Pa×50×10^-4m²=4000N；
（2）做功沖程中，平均壓力做的功：
W=Fs=4000N×25×10^-2m=1000J；
（3）因飛輪的轉(zhuǎn)速是2000r/min，即飛輪1min轉(zhuǎn)2000r，對(duì)外做功1000次，
所以，1小時(shí)內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功60×1000=60000次，
汽油機(jī)在1小時(shí)內(nèi)做的總功：
W_總=60000×1000J=6×10⁷J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，汽油完全燃燒放出的總能量：
Q_放=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{η}$=$\frac{6×1{0}^{7}J}{30%}$=2×10⁸J，
由Q_放=mq得，完全燃燒汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2×1{0}^{8}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈4.35kg．
答：（1）做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力是4000N；
（2）做功沖程中，平均壓力做了1000J的功；
（3）汽油機(jī)在1小時(shí)內(nèi)要消耗4.35kg的汽油．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)公式、做過公式、效率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式的應(yīng)用，要注意在四沖程汽油機(jī)中，一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩圈，對(duì)外做功一次．