Question

12．小明家買了一輛以汽油為燃料的小汽車．經查閱資料，小明了解到以下信息：“該車如以80km/h的速度勻速行駛時，發動機的牽引力為800N，一百公里油耗：8升/100km”（提示：8升/100km是指汽車行駛100km，需要消耗8升汽油．）已知：汽油密度ρ=0.7g/cm³，汽油熱值q=4.6×10⁷J/kg．求：
（1）汽油燃燒時的能量轉化是化學能轉化為內能，汽油機在做功沖程中的能量轉化為內能轉化為機械能．
（2）完全燃燒8升汽油所放出的熱量是多少J？（保留2位小數）
（3）該車以80km/h的速度勻速行駛時，它的發動機效率是多少？

Answer 1

分析 （1）燃料燃燒，將燃料的化學能轉化為內能，供人們使用；
在內燃機的四個沖程中做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能；壓縮沖程壓縮氣體的過程中，將機械能轉換為內能；
（2）已知汽油的體積，利用密度公式變形可求得其質量；根據汽油的質量，利用Q=mq可求得完全燃燒8L汽油所放出的熱量；
（3）設小汽車勻速行駛100km，根據W=Fs可求得牽引力做功，然后利用η=$\frac{W}{Q}$可求得它的發動機效率．

解答 解：
（1）燃料具有化學能，燃燒時，化學能轉化為內能；
單缸汽油機工作的四個沖程中，吸氣沖程、排氣沖程沒有能量轉化；壓縮沖程將機械能轉化為內能；而做功沖程中高溫高壓的燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能；
（2）V=8L=8dm³=8×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，8L汽油質量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×8×10^-3m³=5.6kg，
完全燃燒8L汽油所放出的熱量：Q=mq=5.6kg×4.6×10⁷J/kg≈2.58×10⁸J；
（3）設小汽車勻速行駛100km，則牽引力做功：W=Fs=800N×10⁵m=8×10⁷J，
它的發動機效率：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{8×1{0}^{7}J}{2.58×1{0}^{8}J}$×100%≈31%．
答：
（1）化學能轉化為內能；內能轉化為機械能；
（2）完全燃燒8L汽油所放出的熱量是2.58×10⁸J；
（3）它的發動機效率是31%

點評 本題是一道綜合性的較強的計算題，速度公式變形的計算，功與功率的計算，熱機效率的計算等知識點，題目的難度不大．