如图是一款家庭小轿车,它的发动机是汽油机,为了避免发动机过热影响对外做功,有水箱通过水的循环吸热为发动机降温.此轿车以90km/h的速度匀速行驶100km的油耗为7L(1L=1dm3),同时水箱内10kg水由20℃升高到90℃,轿车行驶中发动机提供的平均前进动力为901.6N,已知ρ汽油=0.7kg/dm3,热值q汽油=4.6×107J/kg.根据以上信息,请解答以下问题:
(1)百公里的油耗所能释放的最大能量是多少?
(2)由于水箱中的吸热所损失的能量达到多少J?
(3)发动机把内能转化为机械能的效率为多大?
网友回答
解:
(1)∵ρ=,
∴百公里的油耗的质量:
m=ρV=0.7kg/dm3×7dm3=4.9kg,
这些汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=4.9kg×4.6×107J/kg=2.254×108J,
即百公里的油耗所能释放的最大能量为2.254×108J;
(2)水箱内水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(90℃-20℃)=2.94×106J;
即:由于水箱中的吸热所损失的能量达到2.94×106J;
(3)百公里牵引力做的功:
W=Fs=901.6N×100×103m=9.016×107J,
发动机把内能转化为机械能的效率:
η=×100%=×100%=40%.
答:(1)百公里的油耗所能释放的最大能量是2.254×108J;
(2)由于水箱中的吸热所损失的能量达到2.94×106J;
(3)发动机把内能转化为机械能的效率为40%.
解析分析:(1)知道汽车百公里的油耗(汽油的体积)和汽油的密度,利用密度公式求汽油的质量,又知道汽油的热值,利用燃料完全燃烧放热公式求汽油完全燃烧放出的热量(所能释放的最大能量--总能量);
(2)知道水的质量、水的比热容、水的初末温,利用吸热公式求水吸收的热量(由于水箱中的吸热所损失的能量);
(3)知道轿车行驶中发动机提供的平均前进动力,以及前进的距离,可求牵引力做的功,即转化成的机械能(有用能量),再利用效率公式求发动机把内能转化为机械能的效率.
点评:本题主要考查学生对密度公式、吸热公式Q吸=cm△t、燃料完全燃烧放热Q放=mq、效率公式的理解与掌握,此题涉及到的知识点较多,综合性强,难度较大,属于难题.