春天农民需用水泵给缺水农田灌溉,有一水泵铭牌如图.（1）水泵连续正常工作5h,所做有用功为多少焦?（2）此水泵总功率为多少?（3）若此水泵用以柴油机带动,假设柴油完全燃烧所释放的内

Question

春天农民需用水泵给缺水农田灌溉,有一水泵铭牌如图.
（1）水泵连续正常工作5h,所做有用功为多少焦?（2）此水泵总功率为多少?（3）若此水泵用以柴油机带动,假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能,则每小时消耗多少千克柴油?（柴油热值按3*10的7次方J/kg计算,g取10N/kg）

Answer 1

(1)5h抽水体积 V=5h*300m3/h=1500m3
水的质量 m=ρV= 1*10^3kg/m3*1500m3 =1.5*10^6 kg
水的重力 G=mg= 1.5*10^6 kg*10N/kg =1.5*10^7 N
有用功 W有=Gh=1.5*10^7 N*12m = 1.8*10^8J
(2)因为 η=W有/W总=80% 所以 W总=W有/η=1.8*10^8J/80%=2.25*10^8J
水泵的总功率 P=W总/t=(2.25*10^8J)/(5*3600s)=1.25*10^4 W
(3)1h水泵机械功 W=Pt= 1.25*10^4W * 3600s=4.5*10^7J
柴油完全燃烧所释放的热量 Q=W/40% =4.5*10^7J/40% = 1.125*10^8J
柴油的质量 m柴油=Q/q= (1.125*10^8J)/(3*10^7J/kg)=3.75kg
答：水泵连续工作5h,所做的有用功是 1.8*10^8J;
此水泵的总功率是 1.25*10^4 W；每小时消耗3.75kg柴油