问题 计算题

汽车已进入百姓家庭,汽车发动机性能的好坏倍受人们关注.在汽车发动机的设计过程中,既要考虑能量的有效利用,又要考虑发动机的冷却问题. [汽油热值为4.6×107 J/kg,汽油密度为0.7×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]

(1)为了防止发动机过热,汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度.5 kg水在冷却系统中温度升高50 ℃,所吸收的热量是多少?

(2)10 L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30 min,可以释放出多少能量(假设汽油完全燃烧)?若发动机输出的功率为6×104 W,则此汽车发动机的效率是多少?(汽车发动机效率的计算结果精确到1%)

答案

解:

(1)Q=cm(t1-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×50 ℃=1.05×106 J;

(2)V=10 L=0.01 m3

m=ρV=0.7×103 kg/m3×0.01 m3=7 kg

Q=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J 

t=30 min=1 800 s

W=Pt=6×104 W×1 800 s=1.08×108 J

η===34%。

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