Question

【题目】汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注．在汽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4.6×107J/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，汽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）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？
（3）若发动机输出的功率为6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到1%）

Answer 1

【答案】解：（1）水温升高50℃吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×5kg×50℃=1.05×106J；
（2）汽油的体积V=10L=0.01m3 ，
由ρ=得汽油的质量：
m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，
这些汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J，
（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%≈34%．
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）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出3.22×108J的能量；
（3）此汽车发动机的效率是34%．
【解析】（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，再利用燃料完全燃烧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．