Question

16．一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該柴油機(jī)活塞1s對(duì)外做功30次，若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是8.6×10⁷J．為了不讓柴油機(jī)在工作時(shí)溫度升得太高，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，汽缸外有一個(gè)水套，讓汽缸被水包圍著，這是通過(guò)熱傳遞的方式減少汽缸內(nèi)能．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析 （1）熱機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，燃?xì)鈱?duì)外做功一次，活塞往返兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，經(jīng)歷四個(gè)沖程，根據(jù)這個(gè)比例計(jì)算．
（2）計(jì)算5kg柴油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)效率求出機(jī)械能．
（3）改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過(guò)程，做功是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，兩種方式是等效的．

解答 解：
（1）飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/1min，飛輪1s轉(zhuǎn)動(dòng)60r，因?yàn)槿細(xì)鈱?duì)外做功一次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，所以該柴油機(jī)活塞1s對(duì)外做功30次；
（2）5kg的柴油完全燃燒放出的熱量：
Q=mq=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
汽油機(jī)效率是40%，根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$可知獲得的機(jī)械能為：
W=ηQ=40%×2.15×10⁸J=8.6×10⁷J．
（3）為了降低汽缸體的溫度，汽缸外有一個(gè)水箱體，用水來(lái)冷卻汽缸，這是通過(guò)熱傳遞的方式改變汽缸的內(nèi)能．
故答案為：30；8.6×10⁷J；熱傳遞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)速的理解以及效率的計(jì)算，是一道熱機(jī)綜合題．