12. 下水管道疏通剂的工作原理是氢氧化物、碳酸钠等物质与水发生化学反应,生成高温、高压气体,气体膨胀将管道疏通。高温、高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的
做功
冲程。若某四冲程柴油机飞轮的转速为20r/s,在1h内它完成144000
个冲程,对外做功36000
次。若在做功冲程中,燃气推动活塞一次做功是220J,那么这台柴油机的功率为2200
W。答案
做功
144000
36000
2200
144000
36000
2200
解析
本题主要考查四冲程汽油机的工作原理以及功率的计算。
首先,我们来看第一个空。四冲程汽油机的四个冲程分别是吸气、压缩、做功和排气。其中,做功冲程是高温高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,内能转化为机械能。根据题目描述,高温、高压气体疏通管道的过程也是将内能转化为机械能,因此这个过程相当于四冲程汽油机的做功冲程。
接下来,我们计算柴油机在1h内完成的冲程数和对外做功的次数。已知柴油机飞轮的转速为20r/s,即每秒转20圈。由于四冲程柴油机每转2圈完成4个冲程,所以每秒完成的冲程数为20×2=40个。那么1h内完成的冲程数就是40×3600=144000个。又因为每4个冲程对外做功1次,所以1h内对外做功的次数为144000÷4=36000次。
最后,我们计算柴油机的功率。已知在做功冲程中,燃气推动活塞一次做功是220J,那么1s内燃气对活塞做功就是220×(20÷2)=2200J(因为每转2圈做功1次,所以每秒做功次数是转速的一半)。所以,柴油机的功率P=W/t=2200×1/1=2200W(这里t取1s,因为我们要找的是每秒的功率)。也可以理解为,1h内燃气对活塞做的总功是220×36000=7920000J,所以功率P=W/t=7920000/3600=2200W。
首先,我们来看第一个空。四冲程汽油机的四个冲程分别是吸气、压缩、做功和排气。其中,做功冲程是高温高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,内能转化为机械能。根据题目描述,高温、高压气体疏通管道的过程也是将内能转化为机械能,因此这个过程相当于四冲程汽油机的做功冲程。
接下来,我们计算柴油机在1h内完成的冲程数和对外做功的次数。已知柴油机飞轮的转速为20r/s,即每秒转20圈。由于四冲程柴油机每转2圈完成4个冲程,所以每秒完成的冲程数为20×2=40个。那么1h内完成的冲程数就是40×3600=144000个。又因为每4个冲程对外做功1次,所以1h内对外做功的次数为144000÷4=36000次。
最后,我们计算柴油机的功率。已知在做功冲程中,燃气推动活塞一次做功是220J,那么1s内燃气对活塞做功就是220×(20÷2)=2200J(因为每转2圈做功1次,所以每秒做功次数是转速的一半)。所以,柴油机的功率P=W/t=2200×1/1=2200W(这里t取1s,因为我们要找的是每秒的功率)。也可以理解为,1h内燃气对活塞做的总功是220×36000=7920000J,所以功率P=W/t=7920000/3600=2200W。
13. 小丽探究煤炉的热效率时,用煤炉给10kg的水加热,此过程中水温随时间变化情况如题13图所示。假设相同时间内煤炉燃烧煤的质量相等,若这些水从70℃升高到80℃燃烧了0.3kg的煤,则从50℃升高到70℃需要燃烧

0.3
kg的煤。在小丽的探究过程中,0~2min
(0~2min/2~4min/4~6min)时间段内的热效率最高。答案
0.3
0~2 min
解析
由图像可知,水从70℃升高到80℃(4~6min)用时2min,燃烧0.3kg煤;因相同时间内燃烧煤的质量相等,从50℃升高到70℃(2~4min)同样用时2min,故燃烧煤的质量也为0.3kg。热效率η=Q吸/Q放,Q放=mq,相同时间内m相同则Q放相同;Q吸=cmΔt,0~2min水温升高30℃(20℃→50℃),2~4min升高20℃(50℃→70℃),4~6min升高10℃(70℃→80℃),0~2minΔt最大,Q吸最大,故热效率最高。
(4)对比数据可判断,
铜
的温度变化大,铝
从水中吸收的热量多,表明比热容大的是铝
。(铝/铜)推理的依据是两容器中水的质量$m$与初温$t_{0水}$相同,容器用隔热材料密封,稳定后,铜块所在容器中水温$t_{铜}=20^{\circ}C$,铝块所在容器中水温$t_{铝}=17^{\circ}C$,根据$Q_{吸}=cm\Delta t=cm(t_{0水}-t)$,水的$c$与$m$相同,$t_{0水}$相同,$t_{铜}>t_{铝}$,所以铝块所在容器中水放出的热量多,即铝块吸收的热量多,又因为$m_{铜}=m_{铝}$,根据$Q = cm\Delta t$,$Q_{铝}>Q_{铜}$,$m$相同,所以$c_{铝}>c_{铜}$
。答案
(4)铜;铝;铝;两容器中水的质量$m$与初温$t_{0水}$相同,容器用隔热材料密封,稳定后,铜块所在容器中水温$t_{铜}=20^{\circ}C$,铝块所在容器中水温$t_{铝}=17^{\circ}C$,根据$Q_{吸}=cm\Delta t=cm(t_{0水}-t)$,水的$c$与$m$相同,$t_{0水}$相同,$t_{铜}>t_{铝}$,所以铝块所在容器中水放出的热量多,即铝块吸收的热量多,又因为$m_{铜}=m_{铝}$,根据$Q = cm\Delta t$,$Q_{铝}>Q_{铜}$,$m$相同,所以$c_{铝}>c_{铜}$。
登录