Question

10．如圖，用酒精燈對試管加熱，水溫升高，是通過熱傳遞的方式改變水的內能．一段時間后瓶塞被水蒸氣沖出去，其能量轉化與汽油機工作中的做功沖程能量轉化相同．一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉速為3600r/min，該柴油機活塞1s內做功30次；若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉化成的機械能是8.6×10⁷ J．（q_柴油=4.3×10⁷J/kg）用水來降低汽缸體的溫度是因為水的比熱容大．

Answer 1

分析 （1）做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，當物體對外做功時，物體的內能轉化為機械能；
熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機械能轉化為內能；做功沖程中內能轉化為機械能；
（2）一個工作循環包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次；
（3）利用Q=mq計算燃料燃燒放出的熱量，然后根據η=$\frac{W}{Q}$進行計算．
（4）水的比熱容大，在同等情況下，可以吸收或放出較多的熱量，據此解釋．

解答 解：
（1）用酒精燈加熱試管中的水，這是通過熱傳遞的方式改變水的內能；
圖中的塞子被試管內的水蒸氣推出過程是水蒸氣的內能轉化為塞子機械能的過程，與熱機的做功沖程的能量轉化相同．
（2）此柴油機的飛輪轉速為3600r/min，所以飛輪每秒轉60r，因為飛輪每轉兩周對外做功一次，所以在1s內，對外做功次數n=$\frac{60}{2}$=30次；
（3）柴油燃燒放出的熱量：Q_放=mq_柴油=5kg×4.3×10⁷J/kg=2.15×10⁸J，
由η=$\frac{W}{Q}$可得，轉化的機械能為：
W=Q_放η=2.15×10⁸J×40%=8.6×10⁷J．
（4）用水來降低汽缸體的溫度是因為水的比熱容大，相同質量的水與其它物質相比，升高相同的溫度，可以吸收更多的熱量．
故答案為：熱傳遞；做功；30；8.6×10⁷；比熱容大．

點評 本題考查了學生對改變內能的方式、熱量的計算公式Q=qm、內燃機的四個沖程特點的掌握以及水的比熱容特點的應用，綜合性較強，都是熱學的重要知識．