如图为汽油机做功冲程的示意图.若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm(面积近似取S=3.0×10-3m2),活塞冲程长度为L=0.06m,某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×106Pa,活塞以n=1380次/分钟作往复运动,汽油机往复运动两次,对外做功一次.(1)汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少?(2)如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油,那么可放出多少热量?汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(q汽油=4.6×107J/kg,不计摩擦)

问题描述:

如图为汽油机做功冲程的示意图.若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm(面积近似取S=3.0×10-3m2),活塞冲程长度为L=0.06m,某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×106Pa,活塞以n=1380次/分钟作往复运动,汽油机往复运动两次,对外做功一次.

(1)汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少?
(2)如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油,那么可放出多少热量?汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(q汽油=4.6×107J/kg,不计摩擦)

(1)∵p=

F
S

∴燃气对活塞的压力:
F=pS=1.0×106Pa×3.0×10-3m2=3000N,
汽油机对外做功一次所做的功:
W1=FL=3000N×0.06m=180J;
汽油机一分钟做的功:
W=
n
2
W1=
1380
2
×180J=1.242×105J,
(2)汽油完全燃烧释放的热量:
Q=mq=20×10-3kg×4.6×107J/kg=9.2×105J,
汽油机把内能转化为机械能的效率:
η=
W
Q
×100%=
1.242×105J
9.2×105J
×100%=13.5%.
答:(1)汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是1.242×105J;
(2)汽如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油,那么可放出9.2×105J的热量,汽油机把内能转化为机械能的效率为13.5%.
答案解析:(1)活塞是靠高温高压的燃气做功的,活塞一次做功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积;
要求汽油机的功率,用汽油机1min做的功除以时间,活塞1min往复运动1380次,活塞往复运动两次,对外做功一次,求出1min对外做功的次数.
求出做功一次所做的功乘以次数,就是1min做的功;
(2)由Q=mq求出汽油完全燃烧释放的热量,再求出每分钟转化的机械能即一分钟做的功,用效率公式求出效率.
考试点:有关热机的计算.
知识点:此题是一道学科综合题,考查了功、热量、效率的计算,但我们只要认真分析,一步一步来就一定可以得出正确的结果.