Question

9．如圖，用酒精燈對試管加熱，水溫升高，是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能．一段時間后瓶塞被水蒸氣沖出去，其能量轉化與汽油機工作中的做功沖程能量轉化相同．一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉速為3600轉/分，該柴油機活塞1s對外做功30次．若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉化成的機械能是8.6×10⁷J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，當物體對外做功時，物體的內(nèi)能轉化為機械能；
熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機械能轉化為內(nèi)能；做功沖程中內(nèi)能轉化為機械能；
（2）一個工作循環(huán)包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次；
（3）利用Q=mq計算燃料燃燒放出的熱量，然后根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$進行計算．

解答 解：
（1）用酒精燈加熱試管中的水，這是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能；
圖中的塞子被試管內(nèi)的水蒸氣推出過程是水蒸氣的內(nèi)能轉化為塞子機械能的過程，與熱機的做功沖程的能量轉化相同．
（2）此柴油機的飛輪轉速為3600r/min，所以飛輪每秒轉60r，因為飛輪每轉兩周對外做功一次，所以在1s內(nèi)，對外做功次數(shù)n=$\frac{60}{2}$=30次；
（3）柴油燃燒放出的熱量：Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{Q}$可得，轉化的機械能為：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
故答案為：熱傳遞；做功；30；8.6×10⁷．

點評 本題考查了學生對改變內(nèi)能的方式、熱量的計算公式Q=qm和內(nèi)燃機的四個沖程特點的掌握，知道沖程中的能量轉化和四沖程中做功次數(shù)與飛輪轉數(shù)之間的關系．