以下是一些关于热机效率实验题的答案:
1. 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm^{2},一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm,满负荷工作时,做功冲程燃气的平均压强为6.5 × 10^{5}Pa,飞轮lmin转动1800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力;
(2)该汽油机的效率。
【分析】
(1)知道燃气对活塞的平均压力和活塞的受力面积,利用压强公式求出平均压强;
(2)知道飞轮的转速,即1min转动$1800$周,即可以完成$30$个工作循环,从而求出每个做功冲程所做的功;又知道完全燃烧$1kg$汽油放出的热量(即效率),利用效率公式求出汽油机的效率。
【解答】
(1)燃气对活塞的平均压力:$F = pS = 6.5 \times 10^{5}Pa \times 30 \times 10^{- 4}m^{2} = 1950N$;
(2)汽油机飞轮每转两圈完成四个冲程,故飞轮转动$1800$周,即完成$900$个工作循环;一个工作循环做功一次,所以汽油机每秒可以做功$\frac{900}{2} = 450$次;每次做功$W = \frac{Fs}{2} = \frac{1950N \times 5 \times 10^{- 3}m}{2} = 4.875 \times 10^{3}J$;汽油机每秒所做的总功为:$W_{总} = 450 \times 4.875 \times 10^{3}J = 2.2125 \times 10^{6}J$;汽油机的效率为:$\eta = \frac{W_{总}}{Q_{放}} \times 100\% = \frac{2.2125 \times 10^{6}J}{4.35 \times 10^{7}J} \times 100\% = 5\% $。
答:(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力为$1950N$;(2)该汽油机的效率为$5\%$。
2. (多选)用同一热源给一定质量的水加热,使水的温度升高到沸腾,停止加热后水的温度仍略高于环境温度。关于该过程下列说法正确的是( )
A. 水吸收了热量 B. 水内能增加量等于其对外界所做的功 C. 水吸收的热量大于其增加的内能 D. 水吸收的热量小于其增加的内能
【分析】
水吸收热量,内能增加,温度升高;水吸收的热量大于其增加的内能时,水沸腾时温度不变。
【解答】
A.水吸收了热量,故A正确;
BCD.水吸收的热量大于其增加的内能时,水沸腾时温度不变,故BCD错误。
故选A。
以上题目中都涉及到热量、内能、温度等热学现象,解答的关键是理解这些概念。
实验题:
1. 在热机模型中加入一定量的热水,打开热机开关,热机开始工作。
2. 用温度计分别测量热机入口和出口处的温度,记录数据。
3. 将若干个水瓶放入冷水中,测量初始温度。
4. 将热水瓶放入热机出口处,测量其温度变化。
5. 重复步骤1至4多次,以获取更多的数据。
6. 分析实验数据,计算热机的效率。
(1)为什么要测量热机入口和出口处的温度?
(2)为什么要将热水瓶放入热机出口处?
(3)如何计算热机的效率?
答案:
(1)为了比较热机在不同状态下的效率变化。
(2)为了确保热水能够通过热机并被冷却,需要将热水瓶放入热机出口处。