Question

 (2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛题）晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14:1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m³,汽油的热值为4.6×10⁷J/kg、密度为0.71×10³kg/m³。请计算：

（1）.这台发动机在最大功率时的热机效率。

（2）.发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。

Answer 1

【解析】（1）．这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功

 W_有=74×10³W×60s=4.44×10⁶J.。

在1min内转动5200r，吸入汽油和空气的混合气2600次。
1min内发动机消耗汽油的质量为：m= ρV =1.35kg/m³×1.8×10^-3 m³×2600 =0.47 kg。

1min内汽油完全燃烧放出的热量W_总=0.47kg×4.6×10⁷J/ kg=2.16×10⁷J。
这台发动机在最大功率时的热机效率η=W_有/W_总×100%=21%
（2）．汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间：t=s/v=100km/175km/h =34.3min。
汽车每行使100km的耗油质量为：m’= 0.47 kg/min×34.3min=16.1kg 。
汽车每行使100km的耗油体积为 V’= m’/ρ=16.1kg/0.71kg/L=22.7L 。

【点评】此题以汽车发动机“排气量”切入，意在考查功和功率、热机、机械效率及其相关计算和综合运用知识的能力。