Question

5．（1）汽车已经进入我国普通家庭，汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的热值大；汽车发动机工作时会产生大量的热量，为了保持发动机温度不至太高一般都采用多种方式进行冷却散热．其中采用水冷却是因为水的比热容 大．根据液体温度升高，液体向上运动知识你认为冷却水循环流动时合理的方向是A-B-C（A-B-C或C-B-A）．
（2）国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为3000mm²，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×10⁵pa，飞轮的转速是1200R/min．该汽油机每秒做功10次；每次做功135J；汽油机满负荷工作时做功的功率1350W（不计摩擦损失）；汽油机燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明汽油机越节能．是否节能，是衡量机器性能好坏的重要指标，关干汽油机尾气的温度跟汽油机性能之间的关系，你认为尾气温度越低（选填“高”或“低”），性能越好；如果满负荷工作时每分钟消耗8g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是22%（保留两位小数）（汽油的燃烧值为4.6×10⁷焦/千克）．

Answer 1

分析 （1）结合题意，根据热值的概念，水的比热容的应用，冷却时水循环的原理等来对题干中的问题进行逐一解析即可；
（2）①飞轮转动两转，活塞对外做功一次；
②因为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，所以根据直径求出活塞面积，再根据压强求出活塞上的压力，根据活塞冲程长度求出活塞运动一次所做的功；
③所以根据飞轮的转速可求汽油机1s做功的次数，即可求出汽油机的功率；
④热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．燃烧相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高；
⑤根据功率求出汽油机1min做的功与对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量之比即可求出效率．

解答 解：
（1）①汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的热值大；
②汽车发动机采用水冷却是因为水的比热容大，在同样升温的情况下，水可以吸收更多的热量；
③读图可知，水在气缸A处吸热升温，密度变小，上升至B处，在散热片处放热降温，再到达C处，最后由水泵再一次抽到A处，开始第二次循环，故冷却水循环流动时合理的方向是A-B-C；
（2）①飞轮的转速是1200R/min，即每分钟飞轮转动1200圈，则每秒飞轮转动20圈；
由于飞轮每转动两圈，活塞对外做功一次，所以，该汽油机每秒做功$\frac{20}{2}$=10次；
②活塞面积S=3000mm²=0.003m²；
作用在活塞上的平均压力：F=pS=9×10⁵pa×0.003m²=2700N；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=FL=2700N×50×10^-3m=135J，
③每秒做功：W₁=10W=10×135J=1350J，
功率：P=$\frac{{W}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{1350J}{1s}$=1350W；
④尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能；      
⑤汽油完全燃烧放出热量：Q_放=mq=8×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=3.68×10⁵J，
每分钟汽油机对外做功：W_总=60W₁=60×1350J=8.1×10⁴J，
汽油机的效率：η=$\frac{{W}_{总}}{{Q}_{放}}$=$\frac{8.1×1{0}^{4}J}{3.68×1{0}^{5}J}$×100%≈22%．
故答案为：（1）热值；比热容；A-B-C；（2）10；135；1350W；低；22%．

点评 （1）以汽车的散热为考查背景，考查了有关热学的几个基本的知识点，了解相关概念，熟悉其原理是解答的关键；
（2）此题考查热机中压力、功、功率、效率的计算．在计算功率和效率时要注意对应关系．