Question

4．目前，“节能减排”已引起全球的关注．如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视．
某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km消耗了2.5L汽油．
（1）请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整．
（2）请计算这段路程消耗汽油的质量．（汽油密度ρ=0.8×10³kg/m³）
（3）汽油完全燃烧，放出的热量．（q_汽油=4.6×10⁷J/kg） 
（4）已知牵引力为600N，则牵引力做多少功？
（5）此汽油机的效率为多少？
（6）汽油机的效率较低，请你就如何提高它的效率提一条合理化建议．

Answer 1

分析 （1）要解决此题，需要掌握热机的各种能量损失：克服机械摩擦消耗的能量、机械散热损失、废气带走的热量．
（2）根据公式m=ρV计算出汽油的质量；
（3）根据公式Q=mq计算出汽油完全燃烧放出的能量；
（4）根据公式W=Fs计算牵引力所做的功；
（5）根据公式η=$\frac{W}{Q}$计算热机的效率；
（6）提高热机效率的方法可以通过减少散热损失、机械损失等方法，主要途径还是要减少废气带走的能量．

解答 解：
（1）燃料燃烧放出的热量，一部分要克服机械摩擦，一部分由气缸直接向外散热，大部分由废气带走，剩余的是用来做有用功的能量．
（2）根据ρ=$\frac{m}{V}$可知，2.5L汽油的质量为：m=ρV=0.8×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2kg；
（3）汽油完全燃烧，放出的热量：Q=mq=2kg×4.6×10⁷J/kg=9.2×10⁷J；
（4）牵引力做功为：W=Fs=600N×3×10⁴m=1.8×10⁷J；
（5）汽油机的效率为：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{9.2×1{0}^{7}J}$×100%≈19.6%；
（6）从内燃机的能流图可知，热量损失主要有燃料没有完全燃烧、废气带走的热量、克服摩擦损耗的能量、散失的热量，因此提高热机效率的主要途径有：使燃料尽可能完全燃烧、减少废气带走的热量、减小摩擦、减小热散失等．
答：
（1）①废气带走热量；②克服摩擦耗能；
（2）这段路程消耗汽油的质量为2kg；
（3）汽油完全燃烧，放出的热量为9.2×10⁷J； 
（4）牵引力做功为1.8×10⁷J；
（5）此汽油机的效率为19.6%；
（6）减少散热损失（合理即可）．

点评 此题主要考查了热机效率的概念及热机工作过程中热量的走向．通过给出有关数据及信息考查了学生对热机效率的理解．