Question

【题目】2014成都“西博会”展示了某一型号的房车，房车发动机性能 的好坏倍受人们关注．在房车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题．[汽油热值为4.5×107J/kg，汽油密度为0.7×103kg/m3，水的比热容为 4.2×103J/（kg℃）]

（1）为了防止发动机过热，房车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度．5kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？

（2）房车行驶30min共消耗0.015m3汽油，所消耗汽油的质量为多少kg？这些汽油完全燃烧可以释放出多少热量？

（3）若发动机输出的功率为6×104W，则此房车发动机的效率是多少？．

Answer 1

【答案】（1）5kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是1.05×106J；

（2）1汽油的质量是10.5kg，完全燃烧可以释放出4.725×108J的能量；

（3）此房车发动机的效率是23%．

【解析】

试题分析：（1）知道水的质量、水温度的升高值和水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；

（2）知道汽油的体积，利用密度公式求汽油的质量，再利用放热公式求汽油燃烧可以释放的能量（总能量）；

（3）知道发动机的输出功率和工作时间，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求发动机的效率．

解：

（1）水温升高50℃吸收的热量：

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

（2）汽油的体积V=0.015m3，

由ρ=得汽油的质量：

m=ρV=0.7×103kg/m3×0.015m3=10.5kg，

这些汽油完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=10.5kg×4.5×107J/kg=4.725×108J，

（3）发动机工作时间t=30min=1800s，

发动机做的有用功：

W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J，

发动机的效率：

η=×100%=×100%≈23%．

答：（1）5kg水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是1.05×106J；

（2）1汽油的质量是10.5kg，完全燃烧可以释放出4.725×108J的能量；

（3）此房车发动机的效率是23%．