Question

12．小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车．经查阅资料，小明了解到以下信息：“该车如以80km/h的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为800N，一百公里油耗：8升/100km”（提示：8升/100km是指汽车行驶100km，需要消耗8升汽油．）已知：汽油密度ρ=0.7g/cm³，汽油热值q=4.6×10⁷J/kg．求：
（1）汽油燃烧时的能量转化是化学能转化为内能，汽油机在做功冲程中的能量转化为内能转化为机械能．
（2）完全燃烧8升汽油所放出的热量是多少J？（保留2位小数）
（3）该车以80km/h的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少？

Answer 1

分析 （1）燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，供人们使用；
在内燃机的四个冲程中做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程压缩气体的过程中，将机械能转换为内能；
（2）已知汽油的体积，利用密度公式变形可求得其质量；根据汽油的质量，利用Q=mq可求得完全燃烧8L汽油所放出的热量；
（3）设小汽车匀速行驶100km，根据W=Fs可求得牵引力做功，然后利用η=$\frac{W}{Q}$可求得它的发动机效率．

解答 解：
（1）燃料具有化学能，燃烧时，化学能转化为内能；
单缸汽油机工作的四个冲程中，吸气冲程、排气冲程没有能量转化；压缩冲程将机械能转化为内能；而做功冲程中高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；
（2）V=8L=8dm³=8×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，8L汽油质量：m=ρV=0.7×10³kg/m³×8×10^-3m³=5.6kg，
完全燃烧8L汽油所放出的热量：Q=mq=5.6kg×4.6×10⁷J/kg≈2.58×10⁸J；
（3）设小汽车匀速行驶100km，则牵引力做功：W=Fs=800N×10⁵m=8×10⁷J，
它的发动机效率：η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{8×1{0}^{7}J}{2.58×1{0}^{8}J}$×100%≈31%．
答：
（1）化学能转化为内能；内能转化为机械能；
（2）完全燃烧8L汽油所放出的热量是2.58×10⁸J；
（3）它的发动机效率是31%

点评 本题是一道综合性的较强的计算题，速度公式变形的计算，功与功率的计算，热机效率的计算等知识点，题目的难度不大．