题目内容
5．汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注．在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题．[汽油热值为4.6×107 J/kg，汽油密度为0.7×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃）]（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度.6kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？
（2）15L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧40min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？若发动机输出的功率为6×104 W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到0.1%）
分析 （1）已知水的质量、比热容、温度的变化量，利用热量的计算公式计算吸收的热量；
（2）已知时间和放出的能量，利用功率的公式可以计算出总功率，然后利用效率的公式计算汽车发动机的效率．
解答 解：
（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×6kg×50℃=1.26×106J；
（2）消耗汽油的体积V=15L=0.015m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，
消耗汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.015m3=10.5kg，
汽油燃烧放出的热量：Q放=mq=10.5 kg×4.6×107 J/kg=4.83×108J，
发动机做有用功：W=pt=6×104W×40×60s=1.44×108J，
发动机的效率：η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.44×1{0}^{8}J}{4.83×1{0}^{8}J}$×100%=29.8%．
答：（1）水吸收的热量为1.26×106J；
（2）汽车发动机的效率是29.8%．
点评 第二问还可以先计算出输出的能量，然后再利用效率公式计算效率．
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