Question

20．如图所示是一台单缸四冲程汽油机的做功冲程，若飞轮（曲轴）转速为2400r/min．那么，每秒钟燃气推动活塞做功的次数为20次．完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量为4.62×10⁶J．如果这些热量被质量为100kg初温为20℃的水完全吸收，可以使水的温度升高11℃（C_水=4.2×10³J/㎏℃，q_汽油=4.62×10⁷J/㎏）．

Answer 1

分析 （1）根据气门的关闭和活塞的运行情况判断是哪一个冲程，在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能、压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能；
（2）单缸四冲程汽油机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次；
（3）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全燃烧放热公式Q_放=mq求放出的热量；
（4）由Q_放=Q_吸=cm△t，得到△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$后计算水升高的温度．

解答 解：
图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程；
飞轮转速是2400r/min=40r/s，因一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做功一次，所以汽油机1s可以完成80个冲程，做功的次数：n=$\frac{1}{2}$×40=20（次）；
完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：
Q_放=m_煤油q=0.1kg×4.62×10⁷J/kg=4.62×10⁶J；
根据Q_吸=cm△t=Q_放可知，
水温度升高值：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{4.62×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=11℃．
故答案为：做功；20；4.62×10⁶；11．

点评 解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，记住相关的数据大小，会根据转速进行相关计算；本题同时考查了学生对公式Q_放=mq和Q_吸=cm△t的了解与掌握，计算时注意升高了（△t）、升高到（末温）和升高（△t）的区别．