Question

1964年制成了世界上第一盞用海浪發(fā)電的航標(biāo)燈．它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后推入工作室，然后推動渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電．當(dāng)海水下降時閥門K₁關(guān)閉，K₂打開；吸入壓強為1.0×10⁵Pa的空氣（可視為理想氣體），吸氣后氣室中空氣的總體積為0.8m³．當(dāng)海水上升時K₂立即關(guān)閉，海水推動活塞壓縮吸入的空氣，可以認(rèn)為這一過程空氣溫度不變，當(dāng)空氣的體積被壓縮到0.2m³時，閥門K₁被推開，活塞繼續(xù)推動空氣使之進入工作室，同時工作室中的空氣推動渦輪機工作，渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電給航標(biāo)燈提供電能，這一過程渦輪機帶動發(fā)電機工作5s時間．
①試求閥門K₁剛被推開時，氣室內(nèi)空氣的壓強； 
②若這一過程航標(biāo)燈得到的功率為2.0×10³W，渦輪機及發(fā)電機的總效率為80%，求空氣對渦輪機所做的功．

Answer 1

【答案】分析：①對于內(nèi)部的氣體，分析出初態(tài)和末態(tài)的狀態(tài)參量根據(jù)玻意耳定律可以求得氣體的壓強；
②根據(jù)輸出的功率和渦輪機及發(fā)電機的總效率，可以求得空氣對渦輪機所做的功．
解答：解：①對于活塞內(nèi)的氣體，
P₁=1.0×10⁵Pa，V₁=0.8m³，
P₂=？V₂=0.2m³，
由玻意耳定律得 P₁V₁=P₂V₂
所以 ，
②航標(biāo)燈得到的功率為2.0×10³W，即為輸出的功率，渦輪機及發(fā)電機的總效率為80%，
所以空氣對渦輪機所做的功 ．
答：①閥門K₁剛被推開時，氣室內(nèi)空氣的壓強為4.0×10⁵Pa；
②空氣對渦輪機所做的功為1.25×10⁴J．
點評：找出氣體的狀態(tài)參量，根據(jù)狀態(tài)方程直接計算即可，比較簡單，對于第二問，要掌握住效率的計算的方法．