Question

20．我们通常用用水冷却滚烫的鸡蛋．如果水的质量是1kg，初温为20℃，鸡蛋取出时水温为30℃，水吸收的热量为4.2×10⁴J（C_水=4.2×10³J/（kg•℃）．汽车常用水来做冷却剂，是因为水的比热容大．四冲程汽油机在工作过程中，把机械能转化为内能的是做功冲程．此冲程汽缸内的气体温度降低．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的柴油转化成的机械能8.9×10⁷J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）已知水的比热容、质量和升高的温度，可利用公式Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）根据水的比热容的特点进行分析判断．水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；
（3）热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能．
（4）内燃机的工作原理：一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次；
（5）利用Q=mq计算燃料燃烧放出的热量．

解答 解：
（1）水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×l0³J/（kg•℃）×1kg×（30℃-20℃）=4.2×10⁴J；
（2）汽车发动机工作时产生大量热量，这些热量如果不迅速转移，就可能损害发动机，因此利用水的比热容大的特点把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高；
（3）做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，使气体内能减小，温度降低．
（4）已知飞轮转速为3600转/分即：60转/秒，一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以，60转/秒即做功30次；
（5）柴油燃烧放出的热量：
Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，转化的机械能为：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
故答案为：4.2×10⁴；比热容；做功；降低；30；8.6×10⁷．

点评 本题考查了学生对改变内能的方式、吸热公式Q=cm△t和内燃机的四个冲程特点的掌握，知道冲程中的能量转化和四冲程中做功次数与飞轮转数之间的关系．