Question

【題目】汽車已進入百姓家庭，汽車發動機性能的好壞倍受人們關注.在汽車發動機的設計過程中，既要考慮能量的有效利用，又要考慮發動機的冷卻問題.（汽油熱值為4.6×107J/kg，汽油密度為0.7×103kg/m3，水的比熱為4.2×103J/（kg﹒℃））

（1）為了防止發動機過熱，汽車的冷卻系統常用水的循環來降低發動機的溫度。如右圖所示是5kg水在冷卻系統中水溫隨時間變化的圖線，求6 0min內水所吸收的熱量是多少？

（2）1L汽油在汽車發動機汽缸內共燃燒了3min，可以釋放出多少能量（假設汽油完全燃燒）？若發動機輸出的功率是6×104W，則此汽車發動機的效率是多少？（提示：計算發動機的效率時要分析燃料燃燒的Q放和對應時間內輸出總功間的關系，發動機效率計算結果精確到1％）

Answer 1

【答案】(1)1.26×106J (2) 3.22×107J 33.5%

【解析】

試題分析：（1）6 0min內水所吸收的熱量是：Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×5 kg×80℃=1.26×106J；（2）汽油的體積為：V=1L=0.001m3，汽油的質量為：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.001 m3=0.7kg，汽油完全燃燒放出的熱量為：Q放=mq=0.7kg×4.6×107J/kg=3.22×107J，做功的時間為：t=3min=180s，所做的功為：W=Pt=6×104W×180s=1.08×107J，所以汽車發動機的效率是：η=W/Q放=1.08×107J/3.22×107J≈34%。