图甲为加油站加油系统示意图,油罐容积为30m3,为了降低油品损耗,保证油罐运行安全,在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。其中吸气阀(图乙)管口面积为2×10 3m2,重力不计的吸气阀盖在0.6N的恒力作用下堵住吸气管口。加油时,加油机内油泵自动启动,加油枪流量控制为Q=5×10 4m3/s。(ρ油取0.8×103kg/m3外界大气压取105Pa,g=10N/kg)
(1)某次加油时,加油枪口高出油罐油面3m,所加油的体积为2.5×10 2m3,则加油系统克服油的重力做了多少功?(不考虑油面的变化)
(2)若加油枪口横截面积为4×10 4m2,则加油时油在油枪口处流速是多少米/秒?
(3)若油罐中油的体积为10.04m3.,罐内气体压强与其体积关系如下表所示(吸气阀未打开前气体质量、温度保持不变),则在加油多长时间后,吸气阀会立即打开?
油罐内气体体积(m3)
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……
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19.96
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19.98
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20
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20.02
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20.04
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……
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油罐内气体压强(Pa)
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……
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99900
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99800
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99700
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99600
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99500
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……
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