题目内容

汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏倍受人们关注.在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题. [汽油热值为4.6×107 J/kg,汽油密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg?℃)]
(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度.5kg水在冷却系统中温度升高50℃,所吸收的热量是多少?
(2)10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(汽车发动机效率的计算结果精确到1%)

(1)水吸收的热量是1.05×106J;
(2)10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧可以释放出3.22×108J的能量,此汽车发动机的效率是34%.

解析试题分析:(1)知道水的质量、水温度的升高值和水的比热容,利用吸热公式求水吸收的热量;
Q=cm△t=4.2×103 J/(kg?℃)×5 kg×50℃=1.05×106J;
(2)知道汽油的体积,利用密度公式求汽油的质量,再利用燃料完全燃烧放热公式求汽油燃烧可以释放的能量(总能量);知道发动机的输出功率和工作时间,利用W=Pt可求有用功,再利用效率公式求发动机的效率,
V=10L=0.01m3,m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01 m3=7kg,
Q=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J,
t=30min=1800s,W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J,
η=W/Q=1.08×108J/3.22×108J≈34%.
考点:热量的计算;功的计算;燃料的热值;热机的效率.

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