Question

11．汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在做功冲程，其能量转化情况与乙（选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机飞轮的转速为2400r/min，则每秒钟内对外做功20次．若汽油机每分钟燃烧10g汽油，则10g汽油完全燃烧能放出4.6×10⁵J的热量．（已知汽油热值是4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”进行分析．
（2）改变物体内能的方式有热传递和做功两种．做功改变物体内能的实质是能量的转化，具体来说是内能和机械能的相互转化．对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，物体的内能减少，温度降低．
（3）四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次．
（4）已知热值，根据Q=qm计算出汽油燃烧放出的热量．

解答 解：（1）观察图甲可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；
（2）在热机的做功冲程中，高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能；
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能．
丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧．是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程．因此与做功冲程原理相同的是乙实验．
（3）汽油机的转速为2400r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数为40．一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动40次，对外做功20次．
（4）10g汽油完全燃烧释放出的热量：
Q=qm=10×10^-3kg×4.6×10⁷J/kg=4.6×10⁵J．
故答案为：做功；乙；20；4.6×10⁵．

点评 此题是通过内燃机的工作原理和课本中的实验来验证做功改变物体内能的方法，以及热机和热值的计算，综合性较强，难度不是很大；要掌握课本所学知识，学会变通．