Question

【題目】某公交車以天然氣（主要成分是甲烷氣體）為燃料，滿載乘客時總質量是6000kg，車輪與地面接觸總面積0.6m2．在滿載情況正常行駛100km需要消耗天然氣25m3，行駛中受到的平均阻力為車重的0.06倍。（已知該天然氣的熱值是3.6x107J/m3，g取10N/kg）

（1）為便于儲存，可以通過___________和___________的方式對天然氣進行液化處理？

（2）公交車滿載靜止時對水平地面的壓強有多大_____？

（3）在滿載情況下正常行駛時，公交車發動機的效率是多大_____？若能將損失掉的能量收集起來加以利用，則正常行駛100km損失掉的能量能將多少噸的水從20℃加熱到沸騰_____？［標準大氣壓，c水=4.2x103J/（kg℃），結果保留1位小數］

Answer 1

【答案】 降低溫度 ）壓縮體積 公交車滿載靜止時對水平地面的壓強為1×105Pa 在滿載情況下正常行駛時，公交車發動機的效率是40% 正常行駛100km損失掉的能量能將1.6t的水從20℃加熱到沸騰

【解析】（1）通過降低溫度和壓縮體積的方式，可以將天然氣由氣態變為液態，便于儲存；（2）公交車滿載時的總重力：G＝mg＝6000kg10N/kg＝60000N；靜止時對水平地面的壓力：F＝G＝60000N，受力面積S＝0.6m2，對地面的壓強：p＝＝1×105Pa.（3）公交車行駛中受到的平均阻力f＝0.06G＝0.06×60000N＝3600N，因為公交車勻速行駛，所以公交車受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，公交車受到的牽引力F＝f＝3600N，正常行駛100km牽引力做的功：W＝Fs＝3600N100103m＝3.6108J；天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝25m33.6107J/m3＝9108J，公交車發動機效率：η＝100%＝40%；損失掉的能量：Q損失＝Q放﹣W＝9108J﹣3.6108J＝5.4108J，由題意可知，水吸收的熱量Q吸＝Q損失＝5.4×108J，由Q吸＝cm△t可得水的質量：m＝≈1607kg≈1.6t。