Question

5．汽車(chē)已進(jìn)入百姓家庭，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞倍受人們關(guān)注．在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)題．[汽油熱值為4.6×10⁷ J/kg，汽油密度為0.7×10³ kg/m³，水的比熱容為4.2×10³ J/（kg•℃）]
（1）為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，汽車(chē)的冷卻系統(tǒng)常用水的循環(huán)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度.6kg水在冷卻系統(tǒng)中溫度升高50℃，所吸收的熱量是多少？
（2）15L汽油在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒40min，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？若發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為6×10⁴ W，則此汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？（汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量、比熱容、溫度的變化量，利用熱量的計(jì)算公式計(jì)算吸收的熱量；
（2）已知時(shí)間和放出的能量，利用功率的公式可以計(jì)算出總功率，然后利用效率的公式計(jì)算汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×6kg×50℃=1.26×10⁶J；
（2）消耗汽油的體積V=15L=0.015m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，
消耗汽油的質(zhì)量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.015m³=10.5kg，
汽油燃燒放出的熱量：Q_放=mq=10.5 kg×4.6×10⁷ J/kg=4.83×10⁸J，
發(fā)動(dòng)機(jī)做有用功：W=pt=6×10⁴W×40×60s=1.44×10⁸J，
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.44×1{0}^{8}J}{4.83×1{0}^{8}J}$×100%=29.8%．
答：（1）水吸收的熱量為1.26×10⁶J；
（2）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是29.8%．

點(diǎn)評(píng) 第二問(wèn)還可以先計(jì)算出輸出的能量，然后再利用效率公式計(jì)算效率．