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看到丰田的超级发动机一升汽油能跑100公里后,我立刻拿起了纸笔来计算。
一升汽油的能量大概是是33120000 焦耳,这个数据大家可以在网上百度一下。
再来计算一下,一辆一吨的汽车以40公里每小时前进100公里要消耗多少能量。
(过程太复杂,不想看的直接跳到最后)
假设车辆的机械效率为30%,那么根据能量守恒定律,车辆行驶100公里所需的能量约为:
E=FS/η
其中,F为车辆的牵引力,S为行驶的距离,η为机械效率。
车辆的牵引力可以通过车辆的重量和速度来计算。假设车辆的重量为1吨,即1000千克,速度为40公里每小时,即11.11米每秒,根据牛顿第二定律,车辆的牵引力为:
F=ma
其中,m为车辆的质量,a为车辆的加速度。
由于车辆在匀速行驶,所以加速度为0,因此车辆的牵引力等于车辆的阻力。车辆的阻力主要包括滚动阻力、空气阻力和坡度阻力等。假设滚动阻力系数为0.015,空气阻力系数为0.3,坡度阻力为0,那么车辆的阻力为:
F=mg\times0.015+0.5\times Cd\times A\times v^2
其中,g为重力加速度,Cd为空气阻力系数,A为车辆的迎风面积,v为车辆的速度。
假设车辆的迎风面积为2平方米,那么车辆的阻力为:
F=1000\times9.8\times0.015+0.5\times0.3\times2\times11.11^2
=221.059(牛)
将牵引力和行驶距离代入能量守恒定律公式,可得车辆行驶100公里所需的能量为:
E=FS/η=221.059\times100000/0.3
=7.3686333333\times10^7(焦耳)
因此,驱动一辆一吨的车以40公里每小时前进100公里大约需要7.3686333333×10^7焦耳的能量,也就是73686333焦耳。
答案很显然,如何用一升汽油的能量33120000焦耳,实现汽车理想状态下行驶100公里所消耗的能量的?
难道丰田的超级发动机,能违背能量守恒定律?还是说丰田造出来的车能够实现零阻力的运行?
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