Question

【題目】2014成都“西博會”展示了某一型號的房車，房車發動機性能 的好壞倍受人們關注．在房車發動機的設計過程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發動機的冷卻問題．[汽油熱值為4.5×107J/kg，汽油密度為0.7×103kg/m3，水的比熱容為 4.2×103J/（kg℃）]

（1）為了防止發動機過熱，房車的冷卻系統常用水的循環來降低發動機的溫度．5kg水在冷卻系統中溫度升高50℃，所吸收的熱量是多少？

（2）房車行駛30min共消耗0.015m3汽油，所消耗汽油的質量為多少kg？這些汽油完全燃燒可以釋放出多少熱量？

（3）若發動機輸出的功率為6×104W，則此房車發動機的效率是多少？．

Answer 1

【答案】（1）5kg水在冷卻系統中溫度升高50℃，所吸收的熱量是1.05×106J；

（2）1汽油的質量是10.5kg，完全燃燒可以釋放出4.725×108J的能量；

（3）此房車發動機的效率是23%．

【解析】

試題分析：（1）知道水的質量、水溫度的升高值和水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；

（2）知道汽油的體積，利用密度公式求汽油的質量，再利用放熱公式求汽油燃燒可以釋放的能量（總能量）；

（3）知道發動機的輸出功率和工作時間，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求發動機的效率．

解：

（1）水溫升高50℃吸收的熱量：

Q吸=cm水△t=4.2×103 J/（kg℃）×5kg×50℃=1.05×106J；

（2）汽油的體積V=0.015m3，

由ρ=得汽油的質量：

m=ρV=0.7×103kg/m3×0.015m3=10.5kg，

這些汽油完全燃燒放出的熱量：

Q放=mq=10.5kg×4.5×107J/kg=4.725×108J，

（3）發動機工作時間t=30min=1800s，

發動機做的有用功：

W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J，

發動機的效率：

η=×100%=×100%≈23%．

答：（1）5kg水在冷卻系統中溫度升高50℃，所吸收的熱量是1.05×106J；

（2）1汽油的質量是10.5kg，完全燃燒可以釋放出4.725×108J的能量；

（3）此房車發動機的效率是23%．