以下是一些關于熱機效率實驗題的答案:
1. 某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm^{2},一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm,滿負荷工作時,做功沖程燃氣的平均壓強為6.5 × 10^{5}Pa,飛輪lmin轉動1800周,當汽油機滿負荷工作時(不計摩擦),求:
(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力;
(2)該汽油機的效率。
【分析】
(1)知道燃氣對活塞的平均壓力和活塞的受力面積,利用壓強公式求出平均壓強;
(2)知道飛輪的轉速,即1min轉動$1800$周,即可以完成$30$個工作循環,從而求出每個做功沖程所做的功;又知道完全燃燒$1kg$汽油放出的熱量(即效率),利用效率公式求出汽油機的效率。
【解答】
(1)燃氣對活塞的平均壓力:$F = pS = 6.5 \times 10^{5}Pa \times 30 \times 10^{- 4}m^{2} = 1950N$;
(2)汽油機飛輪每轉兩圈完成四個沖程,故飛輪轉動$1800$周,即完成$900$個工作循環;一個工作循環做功一次,所以汽油機每秒可以做功$\frac{900}{2} = 450$次;每次做功$W = \frac{Fs}{2} = \frac{1950N \times 5 \times 10^{- 3}m}{2} = 4.875 \times 10^{3}J$;汽油機每秒所做的總功為:$W_{總} = 450 \times 4.875 \times 10^{3}J = 2.2125 \times 10^{6}J$;汽油機的效率為:$\eta = \frac{W_{總}}{Q_{放}} \times 100\% = \frac{2.2125 \times 10^{6}J}{4.35 \times 10^{7}J} \times 100\% = 5\% $。
答:(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力為$1950N$;(2)該汽油機的效率為$5\%$。
2. (多選)用同一熱源給一定質量的水加熱,使水的溫度升高到沸騰,停止加熱后水的溫度仍略高于環境溫度。關于該過程下列說法正確的是( )
A. 水吸收了熱量 B. 水內能增加量等于其對外界所做的功 C. 水吸收的熱量大于其增加的內能 D. 水吸收的熱量小于其增加的內能
【分析】
水吸收熱量,內能增加,溫度升高;水吸收的熱量大于其增加的內能時,水沸騰時溫度不變。
【解答】
A.水吸收了熱量,故A正確;
BCD.水吸收的熱量大于其增加的內能時,水沸騰時溫度不變,故BCD錯誤。
故選A。
以上題目中都涉及到熱量、內能、溫度等熱學現象,解答的關鍵是理解這些概念。
實驗題:
1. 在熱機模型中加入一定量的熱水,打開熱機開關,熱機開始工作。
2. 用溫度計分別測量熱機入口和出口處的溫度,記錄數據。
3. 將若干個水瓶放入冷水中,測量初始溫度。
4. 將熱水瓶放入熱機出口處,測量其溫度變化。
5. 重復步驟1至4多次,以獲取更多的數據。
6. 分析實驗數據,計算熱機的效率。
(1)為什么要測量熱機入口和出口處的溫度?
(2)為什么要將熱水瓶放入熱機出口處?
(3)如何計算熱機的效率?
答案:
(1)為了比較熱機在不同狀態下的效率變化。
(2)為了確保熱水能夠通過熱機并被冷卻,需要將熱水瓶放入熱機出口處。