Question

16．如图是某缸四冲程柴油机的示意图，该柴油机的转速是600r/min（每完成一个工作循环，飞轮转动2r），活塞的横截面积是120cm²，做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是5×10⁵Pa，活塞移动的距离是30cm．试求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力；
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率；
（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×10³J，则该柴油机的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=pS计算出平均压力的大小；
（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=Fs计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，利用公式P=$\frac{W}{t}$即可求出该柴油机的功率．
（3）已知柴油机做的功W′，汽油放出的热量Q，用η=$\frac{W′}{Q}$×100%计算柴油机的效率

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$可得，燃气对活塞的平均压力：
F=pS=5×10⁵Pa×120×10^-4m²=6000N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W₁=Fs=6000N×30×10^-2m=1800J，
飞轮转速：600r/min=10r/s，
因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，
所以每秒共有5个工作循环，对外做功5次；
该柴油机每秒做的功：
W=5×1800J=9000J，
柴油机的功率为：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9000J}{1s}$=9000W；
（3）已知做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×10³J，
柴油机的效率：η=$\frac{W′}{Q}$×100%=$\frac{1800J}{6000J}$×100%=30%．
答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是6000N；
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率9000W；
（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×10³J，则该柴油机的效率是30%．

点评 本题考查热机中压力、功、功率、效率的计算，在计算功率和效率时要注意对应关系，特别要注意每分钟做功的次数，这是最容易出错的地方．