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12.发动机是汽车的核心部件,发动机的质量决定了整车的性能和品质.若某台以93号汽油为燃料的汽车,其发动机的相关数据如下表所示.表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比.
1min内完成的
工作循环数
2400次汽缸内汽油和空气混合气体的密度1.3kg/m3
汽缸的工作容积1.8L汽油的热值4.6×107J/kg
发动机最大功率82.8kW空燃比12:1
(1)汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程,一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是乙甲丁丙(对甲、乙、丙、丁重新排序),其中内能转化为机械能的冲程是图丁.
(2)汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大,此时汽车1min内做的有用功是多少?
(3)汽车完成一个工作循环时,燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(4)当汽车以120km/h的速度匀速行驶时,发动机的效率是多大?

分析 (1)内燃机的四个冲程:吸气、压缩、做功、排气冲程,同时需要掌握内燃机四冲程的特点;
(2)已知发动机的最大功率,直接根据W=Pt即可求出汽车1min内做的有用功;
(3)根据m=ρv算出燃气的质量,然后根据空燃比算出汽油的质量,再利用放热公式求出燃料放出的热量;
(4)发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值.

解答 解:(1)甲中的两个气阀都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,是第二冲程;
乙中的一个气阀打开,活塞向下运动,所以为吸气冲程,是第一冲程;
丙中的一个气阀打开,活塞向上运动,所以为排气冲程,是第四冲程;
丁中的两个气阀都关闭,活塞下运动,所以为做功冲程,是第三冲程;
故排序为:乙甲丁丙.其中做功冲程内燃机给汽车提供动力.
(2)汽车以120km/h速度匀速运动时,1min中内做的有用功:
W有用=Pt=82.8×103W×60s=4.968×106J;
(3)1min内汽油燃烧释放的热量:
Q=mq=ρVq=1.3kg/m3×$\frac{1.8×1{0}^{-3}{m}^{3}}{13}$×4.6×107J/kg=8.28×103J;
(4)发动机的效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.968×1{0}^{6}J}{8.28×1{0}^{3}×2400}$×100%=25%.
答:(1)乙甲丁丙;丁;
(2)汽车1min内做的有用功是4.968×105J;
(3)燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J;
(4)发动机的效率是25%.

点评 本题考查了内燃机的工作过程,功率、效率的计算,考查面比较广,关键是公式及其变形的应用,最容易出错的是物理量的单位和单位的换算.

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(1)要使防雾镜的平均温度升高20℃,需要吸收多少焦耳的热量?[防雾镜的比热容为0.75×103J/(kg•℃)]
(2)电热膜正常工作时的总功率是多少瓦?1分钟电热膜产生的热量是多少焦耳?
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