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晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样,他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值.所谓排气量就是发动机气缸的工作容积,是指所有气缸
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晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样,他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值.所谓排气量就是发动机气缸的工作容积,是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和.一般情况下发动机的“排气量”越大,功率越大.汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程,带动曲轴转动2周.现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L,最大功率为74kW,当该发动机以最大功率工作时,曲轴的转速为5200r/min.汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)为14:1,压缩比是10(即气缸总容积与燃烧室容积的比值),若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3.请计算:
(1)这台发动机在最大功率时的热机效率.
(2)发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升.
(1)这台发动机在最大功率时的热机效率.
(2)发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升.
▼优质解答
答案和解析
(1)这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功:
W有=74×103W×60s=4.44×106J,
在1min内转动5200r,吸入汽油和空气的混合气2600次,
∵汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)14:1,
∴汽油占其中的
,
1min内发动机消耗汽油的质量为:
m=ρV=1.35kg/m3×1.8×10-3m3×2600×
≈0.42kg,
1min内汽油完全燃烧放出的热量:
W总=0.42kg×4.6×107J/kg≈1.932×107J,
这台发动机在最大功率时的热机效率
η=
×100%=
×100%≈23%;
(2)汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间:
t=
=
=
h≈34.3min,
汽车每行使100km的耗油质量为
m′=0.42kg/min×34.3min=14.406kg,
汽车每行使100km的耗油体积:
V′=
=
≈20.29L.
答:(1)这台发动机在最大功率时的热机效率为23%;
(2)发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,汽车每百公里油耗为20.29升.
(1)这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功:
W有=74×103W×60s=4.44×106J,
在1min内转动5200r,吸入汽油和空气的混合气2600次,
∵汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)14:1,
∴汽油占其中的
1 |
15 |
1min内发动机消耗汽油的质量为:
m=ρV=1.35kg/m3×1.8×10-3m3×2600×
1 |
15 |
1min内汽油完全燃烧放出的热量:
W总=0.42kg×4.6×107J/kg≈1.932×107J,
这台发动机在最大功率时的热机效率
η=
W有 |
W总 |
4.44×106J |
1.932×107 |
(2)汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间:
t=
s |
v |
100km |
175km/h |
4 |
7 |
汽车每行使100km的耗油质量为
m′=0.42kg/min×34.3min=14.406kg,
汽车每行使100km的耗油体积:
V′=
m′ |
ρ |
14.406kg |
0.71kg/L |
答:(1)这台发动机在最大功率时的热机效率为23%;
(2)发动机在最大功率时,汽车的最高时速为175km/h,汽车每百公里油耗为20.29升.
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