Question

16．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功30次，若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成机械能是8.6×10⁷J．为了不让柴油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 （1）热机的一个工作循环，燃气对外做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周，经历四个冲程，根据这个比例计算．
（2）计算5kg柴油完全燃烧放出的热量，根据效率求出机械能．
（3）改变内能的方式有做功和热传递，热传递是能量的转移过程，做功是能量的转化过程，两种方式是等效的．

解答 解：
（1）飞轮转速为3600r/1min，飞轮1s转动60r，因为燃气对外做功一次，飞轮转动两周，所以该柴油机活塞1s对外做功30次；
（2）5kg的柴油完全燃烧放出的热量：
Q=mq=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
汽油机效率是40%，根据η=$\frac{W}{Q}$可知获得的机械能为：
W=ηQ=40%×2.15×10⁸J=8.6×10⁷J．
（3）为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，用水来冷却汽缸，这是通过热传递的方式改变汽缸的内能．
故答案为：30；8.6×10⁷J；热传递．

点评 本题考查了能量的转化、转速的理解以及效率的计算，是一道热机综合题．