Question

S195型柴油机的部分技术规格如表所示：

汽缸数	汽缸直径	额定功率	转速	燃油消耗率	冷却方式
1	95mm	8.8kW	2000R/min	0.27kg/	蒸发水冷

其中，“额定功率”是指柴油机正常工作时对外所做机械功的功率；“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kW?h的能量柴油机所消耗柴油的千克数．已知柴油的热值为3.3×10⁷J/kg，水的比热容为4.2×10³J/．
（1）若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温度由20℃上升到40℃时，这些水所吸收的热量是多少焦？
（2）已知柴油机的效率η=100%（式中W为柴油机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量），则该柴油机正常工作时的效率约为多少？
（3）柴油机工作时，柴油燃烧所产生的内能，部分用于推动活塞做功，还有相当一部分热能损失，你知道有哪些形式的损耗吗？

Answer 1

【答案】分析：（1）求水吸收的热量，根据已知条件，可以直接用公式Q_吸=c_水m_水（t-t）求．
（2）要求该柴油机正常工作时的效率，可从燃油消耗率切入，假设输出1kW?h的能量，则消耗可计算对应的消耗的柴油完全燃烧放出的热量，从而代入η=100%进行求解．
（3）热损失的举例，关键是根据所学过的物理知识，结合实际情景去分析、思考．
解答：解：
（1）水的质量m_水=10kg，c_水=4.2×10³J/（kg?℃），t=20℃，t=40℃
则水所吸收的热量为：
Q_吸=c_水m_水（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁵J．
（2）燃油消耗率为0.27kg/kW?h，说明W=1kW?h=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J的时候，消耗柴油为m_油=0.27kg，则：
Q_放=m_油q_油=0.27kg×3.3×10⁷J/kg=8.91×10⁶J
故该柴油机正常工作时的效率为：
η=100%=≈40.4%．
（3）柴油机工作时，柴油燃烧所产生的内能，部分用于推动活塞做功，还有相当一部分热能损失，比如：散热损耗、机械损耗、废气损耗等．
答：（1）水所吸收的热量是8.4×10⁵J．
（2）该柴油机正常工作时的效率约为40.4%．
（3）能量损耗形式有：散热损耗、机械损耗、废气损耗等．
点评：本题涉及到了热量的计算以及热机的效率，不论什么样的计算，基本公式的应用是基础，一定要熟练运用，同时，要特别注意第（2）题以假设为切入点的思考方法，这对同学们以后的学习和解题会有很大的用处．