Question

20．如图所示，是内燃机工作时的做功冲程；高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小（选填“增大”或“减小”），若一个四冲程汽油机的输出功率30KW，转速2400转/分，则一秒钟有20个做功冲程，一个做功冲程活塞对外做功1500J．为了不让汽（柴）油机在工作过程中温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这样就能通过热传递的方式降低汽缸的温度．

Answer 1

分析 （1）汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，根据进气门和排气门的开关情况和活塞的运动方向来判断冲程的类型；在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能；
（2）一个工作循环中，四个冲程，只有做功冲程对外做功，活塞往复运动2次，曲轴转动2周；
（3）根据功的公式先计算出1s所做的功，然后除以做功数，便为一次所做的功；
（4）改变内能有两种方式：即做功和热传递，做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程．

解答 解：由图知，汽油机两个气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程；
在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，将内能转化为机械能，气体的内能减小；
飞轮转速为2400r/min=40r/s，也就是1s飞轮转动40r，完成80个冲程，20个工作循环，对外做功20次；
由P=$\frac{W}{t}$得，1s做功为：W=Pt=30×10³W×1s=3×10⁴J；
所以一次做功为：W′=$\frac{3×1{0}^{4}J}{20}$=1500J；
汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这一过程是能量的转移，即是通过热传递的方式改变降低汽缸的温度．
故答案为：做功；减小；20；1500；热传递．

点评 本题考查内燃机的组成以及内燃机工作时的四个冲程及改变内能的两种方式，并能利用水的比热容最大这一特性来解释现实问题．