Question

15．如图，用酒精灯对试管加热，水温升高，一段时间后瓶塞被水蒸气冲出去，其能量转化与汽油机工作中的做功冲程能量转化相同．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功30次．若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是8.6×10⁷J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能；热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能；
（2）一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次；
（3）利用Q=mq计算燃料燃烧放出的热量，然后根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$进行计算．

解答 解：
（1）图中的塞子被试管内的水蒸气推出过程是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程，与热机的做功冲程的能量转化相同．
（2）此柴油机的飞轮转速为3600r/min，所以飞轮每秒转60r，因为飞轮每转两周对外做功一次，所以在1s内，对外做功次数n=$\frac{60}{2}$=30次；
（3）柴油燃烧放出的热量：Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，转化的机械能为：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
故答案为：做功；30；8.6×10⁷．

点评 本题考查了学生对热量的计算公式Q=qm和内燃机的四个冲程特点的掌握，知道冲程中的能量转化和四冲程中做功次数与飞轮转数之间的关系是解决此题的关键．