Question

13．一臺(tái)S195型柴油機(jī)的部分技術(shù)規(guī)格如表所示．若柴油機(jī)正常工作時(shí)每分鐘消耗柴油機(jī)0.039kg．已知柴油的熱值為3.3×10⁷J/kg，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）．

汽缸數(shù)	汽缸直徑	額定功率	轉(zhuǎn)速	燃油消耗率	冷卻方式
1	95mm	8.8kW	2000R/min	0.27kg/（kW•h）	蒸發(fā)水冷

（1）若柴油機(jī)的水箱中貯有10kg冷卻水，當(dāng)水的溫度由20℃上升到40℃時(shí)，這些水所吸收的熱量是多少焦？
（2）已知柴油機(jī)的效率η=$\frac{W}{Q}$（式中W為柴油機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)對(duì)外所做的功，Q為它在這段時(shí)間內(nèi)所消耗的柴油完全燃燒所產(chǎn)生額定熱量），則該柴油機(jī)正常工作時(shí)的效率約為多少？
（3）從環(huán)保角度來(lái)看汽車的大量使用造成了哪些環(huán)境污染．

Answer 1

分析 （1）求水吸收的熱量，根據(jù)已知條件，可以直接用公式Q_吸=c_水m_水（t-t₀）求．
（2）要求該柴油機(jī)正常工作時(shí)的效率，可從燃油消耗率切入，假設(shè)輸出1kW•h的能量，則消耗可計(jì)算對(duì)應(yīng)的消耗的柴油完全燃燒放出的熱量，從而代入η=$\frac{W}{Q}$100%進(jìn)行求解．
（3）使用熱機(jī)會(huì)造成環(huán)境污染，包括廢氣污染、熱污染、噪聲污染．

解答 解：
（1）水的質(zhì)量m_水=10kg，c_水=4.2×10³J/（kg•℃），t₀=20℃，t=40℃
則水所吸收的熱量為：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁵J．
（2）燃油消耗率為0.27kg/kW•h，說(shuō)明W=1kW•h=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J的時(shí)候，消耗柴油為m_油=0.27kg，則：
Q_放=m_油q_油=0.27kg×3.3×10⁷J/kg=8.91×10⁶J
故該柴油機(jī)正常工作時(shí)的效率為：
η=$\frac{W}{Q}$=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{8.91×1{0}^{6}J}$×100%≈40.4%．
（3）熱機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音并且向空氣中排放廢氣，如果大量使用熱機(jī)會(huì)造成環(huán)境污染．
答：
（1）水所吸收的熱量是8.4×10⁵J．
（2）該柴油機(jī)正常工作時(shí)的效率約為40.4%．
（3）汽車的大量使用造成噪音和大氣污染．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及到了熱量的計(jì)算以及熱機(jī)的效率，不論什么樣的計(jì)算，基本公式的應(yīng)用是基礎(chǔ)，一定要熟練運(yùn)用，同時(shí)，要特別注意第（2）題以假設(shè)為切入點(diǎn)的思考方法，這對(duì)同學(xué)們以后的學(xué)習(xí)和解題會(huì)有很大的用處．