30. “十四五”是我国实现“碳达峰、碳中和”的关键时期,据有关研究表明:汽车自身质量每降低 100 kg,100 km 油耗可减少 0.6 L(dm^3),每节约 1 L 燃料可减少二氧化碳排放 2.5 kg。某汽车集团研发了一款新型汽车,汽车原来使用的是质量高达 1185 kg 的钢质外壳,若用密度为 2.4×10^3 kg/m^3 的镁合金材质替换全部钢质外壳,($\rho_{钢} = 7.9×10^3 kg/m^3$,$g$ 取 10 N/kg)求:
(1) 该车外壳所用钢质材料的体积;
(2) 该车外壳用镁合金材料替换后的重力;
(3) 改装后的汽车行驶 100 km 可减排二氧化碳的质量。
(1) 该车外壳所用钢质材料的体积;
(2) 该车外壳用镁合金材料替换后的重力;
(3) 改装后的汽车行驶 100 km 可减排二氧化碳的质量。
答案
1. (1)解:
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得该车外壳所用钢质材料的体积$V_{钢}=\frac{m_{钢}}{\rho_{钢}}$。
已知$m_{钢}=1185kg$,$\rho_{钢}=7.9×10^{3}kg/m^{3}$,则$V_{钢}=\frac{1185kg}{7.9×10^{3}kg/m^{3}} = 0.15m^{3}$。
2. (2)解:
因为用镁合金替换钢质外壳,体积不变,即$V_{镁}=V_{钢}=0.15m^{3}$。
根据$\rho=\frac{m}{V}$,可得镁合金的质量$m_{镁}=\rho_{镁}V_{镁}$,已知$\rho_{镁}=2.4×10^{3}kg/m^{3}$,则$m_{镁}=2.4×10^{3}kg/m^{3}×0.15m^{3}=360kg$。
根据重力公式$G = mg$,可得替换后的重力$G_{镁}=m_{镁}g$,$g = 10N/kg$,则$G_{镁}=360kg×10N/kg = 3600N$。
3. (3)解:
汽车质量降低值$\Delta m=m_{钢}-m_{镁}=1185kg - 360kg = 825kg$。
因为汽车自身质量每降低$100kg$,$100km$油耗可减少$0.6L$,则$100km$减少的油耗$\Delta V=\frac{825kg}{100kg}×0.6L = 4.95L$。
已知每节约$1L$燃料可减少二氧化碳排放$2.5kg$,则减排二氧化碳的质量$m_{排}=2.5kg/L×4.95L = 12.375kg$。
综上,答案依次为:(1)$0.15m^{3}$;(2)$3600N$;(3)$12.375kg$。
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得该车外壳所用钢质材料的体积$V_{钢}=\frac{m_{钢}}{\rho_{钢}}$。
已知$m_{钢}=1185kg$,$\rho_{钢}=7.9×10^{3}kg/m^{3}$,则$V_{钢}=\frac{1185kg}{7.9×10^{3}kg/m^{3}} = 0.15m^{3}$。
2. (2)解:
因为用镁合金替换钢质外壳,体积不变,即$V_{镁}=V_{钢}=0.15m^{3}$。
根据$\rho=\frac{m}{V}$,可得镁合金的质量$m_{镁}=\rho_{镁}V_{镁}$,已知$\rho_{镁}=2.4×10^{3}kg/m^{3}$,则$m_{镁}=2.4×10^{3}kg/m^{3}×0.15m^{3}=360kg$。
根据重力公式$G = mg$,可得替换后的重力$G_{镁}=m_{镁}g$,$g = 10N/kg$,则$G_{镁}=360kg×10N/kg = 3600N$。
3. (3)解:
汽车质量降低值$\Delta m=m_{钢}-m_{镁}=1185kg - 360kg = 825kg$。
因为汽车自身质量每降低$100kg$,$100km$油耗可减少$0.6L$,则$100km$减少的油耗$\Delta V=\frac{825kg}{100kg}×0.6L = 4.95L$。
已知每节约$1L$燃料可减少二氧化碳排放$2.5kg$,则减排二氧化碳的质量$m_{排}=2.5kg/L×4.95L = 12.375kg$。
综上,答案依次为:(1)$0.15m^{3}$;(2)$3600N$;(3)$12.375kg$。
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