Question

6．科技部网站7月1日报道，由“十二五”863计划支持的“节能环保高效轿车柴油机研发”项目已取得重大突破，某型柴油机的燃油消耗率为0.2kg/（kW•h），冷却方式为蒸发水冷．其中，“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kW•h的能量时柴油机所消耗柴油的千克数．【柴油的热值为3.3×10⁷J/kg．水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）】求：
（1）若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温度由25℃上升到50℃时，这些水所吸收的热量是多少焦？
（2）该柴油机正常工作时的效率．（结果保留到1%）

Answer 1

分析 （1）根据已知条件，直接用公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量；
（2）根据燃油消耗率的含义可得，输出的有用能量为1kW•h，利用消耗的柴油质量可计算这些柴油完全燃烧放出的热量，再根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$计算柴油机正常工作时的效率．

解答 解：（1）这些水所吸收的热量：
Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（50℃-25℃）=1.05×10⁶J．
（2）燃油消耗率为0.2kg/kW•h，说明：柴油机正常工作时，每输出1kW•h的能量，柴油机所消耗柴油的质量为m_油=0.2kg；
则有用功：W_有用=1kW•h=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J；
则这些柴油完全燃烧放出的热量：Q_放=m_油q_油=0.2kg×3.3×10⁷J/kg=6.6×10⁶J，
该柴油机正常工作时的效率为：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{6.6×1{0}^{6}J}$≈55%．
答：（1）这些水所吸收的热量是1.05×10⁶焦；
（2）该柴油机正常工作时的效率为55%．

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，能从表格中得出相关信息并加以利用是本题的关键（“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kW•h的能量柴油机所消耗柴油的千克数）．