如图是四冲程汽油机的剖面图．表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数．其中“额定功率”是发动机工作时的最大机械能功率．“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速．

Question

如图是四冲程汽油机的剖面图．表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数．
其中“额定功率”是发动机工作时的最大机械能功率．“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速．“排气量”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．“压缩比”即气缸总容积，（燃烧室容积与排气量之和）与燃烧室容积的比值．“空燃比”即混合气体中空气和汽油的质量比．
已知此发动机在额定功率时汽油和空气混合物的密度为1.35kg/m³、93#汽油的热值为4.6×10⁷J/Kg，1=10³m³．
请你根据提供的数据计算这台发动机以额定功率行驶时：（设在排气冲程中将所有废气排出气缸）
①1min内发动机做的有用功；②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积；
③1min吸入汽油的质量；④热机的功率（保留2位有效数字）

额定功率	100kW
额定转速	5000r/min
排气量	1.8L
压缩比	10：1
空燃比	14：1
无铅汽油	93#

Answer 1

①W有用=Pt=100×10³W×1×60s=6×10⁶J；
②一个工作循环吸入混合物的体积：
由题意知：1.8L=（1-(1)/(10)）V，则V=1.8L×(10)/(9)=2L=2×10^-3m³；
③一个工作循环吸入混合物的质量：
m_混=ρ_混V=1.35kg/m³×2×10^-3m³=2.7×10^-3kg
一个工作循环吸入汽油的质量
m_油=(1)/(1+14)m_混=(1)/(15)×2.7×10^-3kg=0.18×10^-3kg；
汽油机的额定转速为500r/min，1min完成(1)/(2)×5000=2500个工作循环，1min吸入汽油的质量：
m_总=2500×0.18×10^-3kg=0.45kg；
④热机的效率：
η=(W有用)/(W总)×100%=(6×106J)/(0.45kg×4.6×107J/kg)=×100%≈29%．
故答案为：①1min内发动机做的有用功6×10⁶J；
②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积2×10^-3m³；
③1min吸入汽油的质量0.45kg；
④热机的效率为29%．