Question

20．如图所示为四冲程汽油机工作过程中某一冲程的示意图．在该冲程中．进气门和排气门都关闭，活塞向上运动．根据该图可知它表示的是压缩冲程，在该冲程中，气缸内的油气混合物的内能增加 （增加/不变/减少）．然而大量交通工具特别是汽车排放出的废气使得空气中PM2.5的含量迅速增加，近阶段我市很多雾霾天气也与此有关．汽油机经过改进可以燃烧天然气，天然气虽然也是化石燃料，但相比汽柴油要清洁得多并且相对价格也便宜，扬州市部分公交车和几乎所有的出租车都已使用天然气．已知天然气的热值为7×10⁷J/m³，当出租车消耗0.2m³天然气时，所释放的热量为1.4×10⁷J（假设天然气完全燃烧）．若天然气所释放热量的84%被水吸收，能使100kg的水温度升高28℃．

Answer 1

分析 （1）汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程．吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动；压缩冲程中，机械能转化成内能，做功冲程中，内能转化成机械能；
（2）已知天然气的热值和质量，可利用公式Q=Vq计算0.2m³天然气完全燃烧放出的热量；先根据效率公式求出水吸收的热量，再根据Q=cm△t求出水温的变化量即为水升高的温度．

解答 解：
（1）由图可见，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程；在这个冲程中，活塞的机械能转化成混合气体的内能，因此气缸内的油气混合物的内能增加；
（2）完全消耗0.2m³天然气放出的热量：Q=Vq=0.2m³×7×10⁷J/m³=1.4×10⁷J；
水吸收的热量：Q_吸=Qη=1.4×10⁷J×84%=1.176×10⁷J，
水升高的温度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.176×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=28℃．
故答案为：压缩；增加；1.4×10⁷；28．

点评 本题考查学生对汽油机的四个冲程的了解情况，以及对热量的计算和效率公式的应用，要注意温度升高了（△t）与升高到（末温）的区别．