Question

20．一台单缸四冲程汽油机的活塞面积为100cm²，一个冲程中活塞的行程是0.25m，做功冲程中燃气对活塞的平均压强是1.2×10⁶Pa．机器曲轴每分钟转动300周．每次吸入汽缸的汽油质量为0.1g，求：
（1）如果吸入的汽油完全燃烧．则每分钟放出多少热量（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）；
（2）这台内燃机每分钟做的功；
（3）这台内燃机的功率．

Answer 1

分析 （1）汽油机一个工作循环，曲轴转动两周，做功一次；据此计算出每分钟吸收气缸内汽油的质量；根据公式Q=mq可计算汽油完全燃烧放出的热量．
（2）热机工作时的压力和燃气的压强和活塞的面积有关，做功的多少和燃气的平均压力和做功的距离有关；
（2）计算功率要在对应的时间内计算做功的多少．

解答 解：（1）汽油机曲轴每分钟转动300周，完成150个工作循环，完成吸气冲程150次，做功150次，则吸入气缸的汽油的质量为：
m=0.1g×150=150g=0.15kg；
150g汽油完全燃烧释放的热量为：
Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×0.15kg=6.9×10⁶J；
（2）由p=$\frac{F}{S}$得，燃气对活塞的平均压力：F=pS=1.2×l0⁶Pa×100×10^-4m²=12000N；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=12000N×0.25m=3000J；
内燃机每分钟做的功：
W_总=150×12000J=1.8×10⁶J；
（3）内燃机的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{6}J}{60s}$=30000W=30kW．
答：（1）汽油每分钟放出6.9×10⁶J的热量；
（2）这台内燃机每分钟做的功为3000J；
（3）这台内燃机的功率为30kW．

点评 此题考查热机中热值、压力、功、功率的计算，同时考查了对内燃机工作过程的理解，综合性较强，在计算功率时要注意功和时间的对应关系．