Question

20．一臺單缸四沖程汽油機的活塞面積為100cm²，一個沖程中活塞的行程是0.25m，做功沖程中燃氣對活塞的平均壓強是1.2×10⁶Pa．機器曲軸每分鐘轉(zhuǎn)動300周．每次吸入汽缸的汽油質(zhì)量為0.1g，求：
（1）如果吸入的汽油完全燃燒．則每分鐘放出多少熱量（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）；
（2）這臺內(nèi)燃機每分鐘做的功；
（3）這臺內(nèi)燃機的功率．

Answer 1

分析 （1）汽油機一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，做功一次；據(jù)此計算出每分鐘吸收氣缸內(nèi)汽油的質(zhì)量；根據(jù)公式Q=mq可計算汽油完全燃燒放出的熱量．
（2）熱機工作時的壓力和燃氣的壓強和活塞的面積有關(guān)，做功的多少和燃氣的平均壓力和做功的距離有關(guān)；
（2）計算功率要在對應(yīng)的時間內(nèi)計算做功的多少．

解答 解：（1）汽油機曲軸每分鐘轉(zhuǎn)動300周，完成150個工作循環(huán)，完成吸氣沖程150次，做功150次，則吸入氣缸的汽油的質(zhì)量為：
m=0.1g×150=150g=0.15kg；
150g汽油完全燃燒釋放的熱量為：
Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×0.15kg=6.9×10⁶J；
（2）由p=$\frac{F}{S}$得，燃氣對活塞的平均壓力：F=pS=1.2×l0⁶Pa×100×10^-4m²=12000N；
一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W=Fs=12000N×0.25m=3000J；
內(nèi)燃機每分鐘做的功：
W_總=150×12000J=1.8×10⁶J；
（3）內(nèi)燃機的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{6}J}{60s}$=30000W=30kW．
答：（1）汽油每分鐘放出6.9×10⁶J的熱量；
（2）這臺內(nèi)燃機每分鐘做的功為3000J；
（3）這臺內(nèi)燃機的功率為30kW．

點評 此題考查熱機中熱值、壓力、功、功率的計算，同時考查了對內(nèi)燃機工作過程的理解，綜合性較強，在計算功率時要注意功和時間的對應(yīng)關(guān)系．