Question

15．如圖，用酒精燈對試管加熱，水溫升高，一段時間后瓶塞被水蒸氣沖出去，其能量轉化與汽油機工作中的做功沖程能量轉化相同．一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉速為3600r/min，該柴油機活塞1s對外做功30次．若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉化成的機械能是8.6×10⁷J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）當物體對外做功時，物體的內能轉化為機械能；熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機械能轉化為內能；做功沖程中內能轉化為機械能；
（2）一個工作循環(huán)包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次；
（3）利用Q=mq計算燃料燃燒放出的熱量，然后根據η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$進行計算．

解答 解：
（1）圖中的塞子被試管內的水蒸氣推出過程是水蒸氣的內能轉化為塞子機械能的過程，與熱機的做功沖程的能量轉化相同．
（2）此柴油機的飛輪轉速為3600r/min，所以飛輪每秒轉60r，因為飛輪每轉兩周對外做功一次，所以在1s內，對外做功次數(shù)n=$\frac{60}{2}$=30次；
（3）柴油燃燒放出的熱量：Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，轉化的機械能為：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
故答案為：做功；30；8.6×10⁷．

點評 本題考查了學生對熱量的計算公式Q=qm和內燃機的四個沖程特點的掌握，知道沖程中的能量轉化和四沖程中做功次數(shù)與飛輪轉數(shù)之間的關系是解決此題的關鍵．