问题
问答题
1964年制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯.它的气室示意图如图所示,其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后推入工作室,然后推动涡轮机带动发电机发电.当海水下降时阀门K1关闭,K2打开;吸入压强为1.0×105Pa的空气(可视为理想气体),吸气后气室中空气的总体积为0.8m3.当海水上升时K2立即关闭,海水推动活塞压缩吸入的空气,可以认为这一过程空气温度不变,当空气的体积被压缩到0.2m3时,阀门K1被推开,活塞继续推动空气使之进入工作室,同时工作室中的空气推动涡轮机工作,涡轮机带动发电机发电给航标灯提供电能,这一过程涡轮机带动发电机工作5s时间.
①试求阀门K1刚被推开时,气室内空气的压强;
②若这一过程航标灯得到的功率为2.0×103W,涡轮机及发电机的总效率为80%,求空气对涡轮机所做的功.
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答案
①对于活塞内的气体,
P1=1.0×105Pa,V1=0.8m3,
P2=?V2=0.2m3,
由玻意耳定律得 P1V1=P2V2
所以 P2=
=P1V1 V2
Pa=4.0×105Pa,1.0×105×0.8 0.2
②航标灯得到的功率为2.0×103W,即为输出的功率,涡轮机及发电机的总效率为80%,
所以空气对涡轮机所做的功 W=
=Pt η
J=1.25×104J.2×103×5 0.8
答:①阀门K1刚被推开时,气室内空气的压强为4.0×105Pa;
②空气对涡轮机所做的功为1.25×104J.