题目
废气中脉冲动能与定压能的比值,随着增压压力pk的______。A. 提高而提高B. 提高而降低C. 提高而不变D. 提高而提高或降低
废气中脉冲动能与定压能的比值,随着增压压力pk的______。
A. 提高而提高
B. 提高而降低
C. 提高而不变
D. 提高而提高或降低
题目解答
答案
B. 提高而降低
解析
本题考查废气中脉冲动能与定压能比值和增压压力之间的关系。解题思路是先明确脉冲动能和定压能的表达式,再得出它们的比值表达式,最后分析该比值随增压压力的变化情况。
设废气的压力为 $p$,比容为 $v$,速度为 $c$。
- 步骤一:明确脉冲动能和定压能的表达式
- 脉冲动能 $E_{i}$ 的表达式为 $E_{i}=\frac{1}{2}mc^{2}$($m$ 为废气质量),在分析比值关系时,可从单位质量的角度考虑,单位质量的脉冲动能 $e_{i}=\frac{1}{2}c^{2}$。
- 定压能 $E_{p}$ 与压力和比容有关,单位质量的定压能 $e_{p}=p v$。
- 步骤二:得出脉冲动能与定压能的比值表达式
单位质量的脉冲动能与定压能的比值为 $\frac{e_{i}}{e_{p}}=\frac{\frac{1}{2}c^{2}}{p v}$。
在废气涡轮增压系统中,根据能量守恒和热力学关系,当增压压力 $p_{k}$ 提高时,废气的流速 $c$ 会降低,而压力 $p$ 升高。
从物理本质上理解,增压压力升高意味着更多的能量用于提高压力,而用于使废气加速的能量相对减少,即脉冲动能相对降低,定压能相对升高。
所以,随着增压压力 $p_{k}$ 的提高,脉冲动能与定压能的比值会降低。