Question

（2009?松北區二模）如圖是一款家庭小轎車，它的發動機是汽油機，為了避免發動機過熱影響對外做功，有水箱通過水的循環吸熱為發動機降溫．此轎車以90km/h的速度勻速行駛100km的油耗為7L（1L=ldm³），同時水箱內10kg水由20℃升高到90℃，轎車行駛中發動機提供的平均前進動力為901.6N，已知ρ_汽油=0.7kg/dm³，熱值q_汽油=4.6×10⁷J/kg，C_水=4.2×10³J/（kg?℃），根據以上信息，請解答以下問題：
（1）百公里的油耗所能釋放的能量是多少？
（2）由于水箱中水的吸熱所損失的能量達到多少J？
（3）發動機把內能轉化為機械能的效率為多大？
（4）除了水箱中的水吸熱損失能量外，還有哪些方面損失了能量？（回答一個方面）提出一點提高汽車發動機效率的措施．

Answer 1

分析：（1）知道汽車百公里的油耗（汽油的體積）和汽油的密度，利用密度公式求汽油的質量，又知道汽油的熱值，由燃燒值公式求出汽油釋放的熱量；
（2）知道水的質量、水的比熱容、水的初末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）知道轎車行駛中發動機提供的平均前進動力，以及前進的距離，可求牽引力做的功，再利用效率公式求發動機把內能轉化為機械能的效率．
（4）從燃料是否完全燃燒、能量損失等方面分析答題；從減少熱量損失的角度分析提高機械效率的措施．

解答：解：（1）∵ρ=

m

V

，
∴百公里的油耗的質量：
m=ρV=0.7kg/dm³×7dm³=4.9kg，
這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=4.9kg×4.6×10⁷J/kg=2.254×10⁸J，
即百公里的油耗所能釋放的最大能量為2.254×10⁸J；
（2）水箱內水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（90℃-20℃）=2.94×10⁶J；
即：由于水箱中的吸熱所損失的能量達到2.94×10⁶J；
（3）百公里牽引力做的功：
W=Fs=901.6N×100×10³m=9.016×10⁷J，
發動機把內能轉化為機械能的效率：
η=

W

Q放

×100%=

9.016×107J

2.254×108J

×100%=40%．
（4）水箱中的水吸收熱量可以損失能量，排放的廢氣可以帶走熱量，損失能量；
要提高熱機的效率就要讓燃料充分燃燒，減少熱量的損失，即減少機械摩擦損失、減少機械散熱和廢氣帶走熱量．
答：（1）百公里的油耗所能釋放的最大能量是2.254×10⁸J；
（2）由于水箱中的吸熱所損失的能量達到2.94×10⁶J；
（3）發動機把內能轉化為機械能的效率為40%．
（4）汽車排放的廢氣帶走熱量，可以損失熱量；
讓燃料充分燃燒，減少熱量的損失，減少機械散熱和廢氣帶走熱量可以提高發動機的效率．

點評：本題主要考查學生對密度公式、吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱Q_放=mq、效率公式的理解與掌握，此題涉及到的知識點較多，綜合性強，難度較大，屬于難題．