飞速转动的热机问题

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论文关键词：飞速,转动,热机,问题
　　江苏省金湖县实验中学
　　早在近千年前的宋代，史籍中就记述了一项伟大的发明——走马灯。走马灯是利用燃烧加热空气，造成气流，使轻小物体（如纸马）旋转，这是近代燃气轮机的原始模型。在宋代，人们还发明了一种省油灯。书上记载着“灯盏一端作小窍，注清冷水于其中，避免油被灯火加热后急速蒸发，从而达到省油几半”的目的。这种发明实际上与近代热机的循环冷却系统的原理相同。而中国古代的火箭成为近代火箭的始祖更是为世人所公认的了。讲到火箭，讲到具有世界先进水平的“长征二号E”捆绑式火箭，应当说是我国科学家钱学森的贡献。走马灯、省油灯、火箭其实都是与热机紧密相联系的发明创造。
　　一、热机的效率与功率
　　例1.一辆汽车发动机的效率是30%，汽车匀速行驶30分钟，用去汽油6千克，问汽车发动机在这段时间内输出的功率是多少千瓦？（汽油的燃烧值是4.6×10焦/千克）
　　解析：6千克汽油燃烧放出的总热量
　　Q=qm
　　=4.6×10焦/千克×6千克
　　=2.76×10焦
　　设Q为与有用功相当的热量，由公式
　　
　　有下式成立
　　Q=ηQ
　　=30%×2.76×10焦
　　=8.3×10焦
　　由题意知
　　W=Q=8.3×10焦
　　汽车发动机在这段时间内的功率
　　
　　点拨：综合法是物理学上常用的解题方法之一，把问题分成几个部分分别加以研究，最后得到结果，是一种从局部到整体的思维方法。解题时先从已知条件出发，根据已知的规律，把已知和未知量联系起来写出方程式。这样对问题的各个部分依次列出方程，来求得问题的解决。
　　例2．有一辆小汽车如果它的发动机的功率是7千瓦，它的热机效率是30％，当它行驶半小时后，消耗汽油多少千克？（汽油的燃烧值是4.6×10焦／千克）
　　解析：根据功率计算出小汽车行驶半小时做的功是有用功，再利用热机效率及燃烧值公式计算出总功及汽油的质量。
　　
　　答案：0.913千克
　　点拨：本题是一道综合性强而又具有实际意义的题目,这些汽油完全燃烧的30%的热量用来做有用功,所以利用功率和时间计算出有用功,用热机效率公式计算出汽油燃烧放出的总热能,再利用燃烧值公式计算出汽油的质量.
　　二、热机的铭牌
　　例3．SI95柴油机的技术规格如下表，其中额定功率和燃油消耗率都是指全功率工作时的数值。
　　

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