Question

16．回答下列問題：
（1）在熱機工作所進行的能量轉(zhuǎn)化過程中，得到的有用功能量小于（選填“小于”、“大于”或“等于”）燃料在汽缸中燃燒所釋放的能量．
（2）太陽能熱水器內(nèi)盛有10³千克25℃的水，在陽光照射下水溫升高到55℃，則水吸收的熱量為1.26×10⁸ 焦．[已知水的比熱：c水=4.2×l0³焦/（千克•℃）]
（3）在1大氣壓下水的沸點是100%．如果氣壓增大，沸點也會升高，家用氣壓鍋就是應(yīng)用這個原理設(shè)計的．已知水的沸點跟氣壓的關(guān)系如圖所示．現(xiàn)測得某氣壓鍋蓋出氣孔的直徑為4毫米，壓在出氣孔上的加壓閥質(zhì)量為80克．請通過圖象推斷：用該氣壓鍋燒水，水溫最高可以達到115℃．（已知：1大氣壓等于1.0×10⁵帕）

Answer 1

分析 （1）在熱機中，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒釋放出的能量之比叫熱機的效率；燃料不可能完全燃燒，燃料燃燒產(chǎn)生的能量也不可能完全轉(zhuǎn)化成有用能量，所以熱機的效率一定小于1；
（2）水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）、水的質(zhì)量，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求解；
（3）知道限壓閥的質(zhì)量，可以求限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓力，再利用壓強公式求限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓強，加上外界大氣壓，得出鍋內(nèi)氣壓，從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)最高溫度．

解答 解：（1）熱機工作時，燃料燃燒時放出的熱量不可避免地克服摩擦做功消耗、被高溫?zé)煔鈳ё叩�，造成轉(zhuǎn)化為有用功的能量小于燃料燃燒放出的熱量；
（2）水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1000kg×（55℃-25℃）=1.26×10⁸J；
（3）鍋內(nèi)氣壓等于一標準大氣壓與限壓閥對氣體壓強之和，即：p_內(nèi)=p_閥+p₀；
限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓力：F=G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N，
出氣孔的面積：S=πr²=3.14×（$\frac{1}{2}$×4mm）²=12.56mm²=1.256×10^-5m²，
限壓閥對出氣孔產(chǎn)生的壓強：
P_閥=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.8N}{1.256×1{0}^{-5}{m}^{2}}$≈0.64×10⁵Pa，
鍋內(nèi)氣壓：
p_內(nèi)=p_閥+p₀=0.64×10⁵Pa+1×10⁵Pa=1.64×10⁵Pa．
從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)溫度：t=115℃．
故答案為：（1）小于；（2）1.26×10⁸；（3）115．

點評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式、壓強公式的理解和運用，會計算高壓鍋內(nèi)的氣壓、從沸點-氣壓圖象搜集信息，注意單位換算．