热机效率计算题型.doc

班级 姓名 课型：新课 编写人：陈文涛 审核：七年级历史组 时间：2011.8 27
热量和热机效率的计算
热机效率常以常见的家用电器（如热水器）、交通工具（如汽车、电动车）、发电厂（垃圾发电厂等）为背景进行考查：问题分析能力、信息提取能力和公式规律应用能力等。解决效率问题，关键是通过分析题目，找出有用能量和总能量，。
选择正确的公式计算出有用能量和总能量，最后利用公式 η=
或η=

有用能量：用来对外做有用功的能量
总能量：燃料燃烧时所释放的能量
目前常见的两种题型：（1）热水壶烧水效率问题
（2）汽车发动机效率问题

总体思路：η=

（1）热水壶烧水效率问题：Q有=Cm△t；
（2）汽车发动机效率问题：W有=FS或W有=Pt；
总能量：一般为Q总=mq.
例题讲解
例1（热水器烧水效率问题）
天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4 .2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求：
（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；（2）水吸收的热量Q吸；（3）燃气灶的效率η。
总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q有=Cm△t，总能量为燃料完全燃烧放出的热量：Q总=mq或太阳辐射的能量
例2（汽车发动机效率问题）
有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？
总结：这类题关键是找出有用的能量大小为牵引力做的功：W=FS或W=Pt，总能量为燃油完全燃烧放出的热量：Q总=mq.
例3（其他情景问题）
每到夏收季节，农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。（秆浆煤的热值为2.4×107J/kg）
求：（1）水需要吸收的热量？
（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤？
【针对练习一】
B1．用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20℃升高到100℃时，共耗去酒精40g。
求：（1）水吸收的热量；
（2）酒精完全燃烧放出的热量；
（3）炉子的效率。（已知酒精的热值q=3．0×107J／kg ）

C2．一辆重为5×104N的汽车，在平直公路上以72km/h的速度行驶时，遇到的阻力为车重的0.02倍，每小时需汽油6kg，汽油的热值为4.6×107J/ kg，求这辆汽车发动机的效率。

C3、设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用率，也要考虑发动机的冷却问题。⑴为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度，5kg水在冷却系统中升高了50℃，所吸收的热量是多少？
⑵柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发送机输出的功率是8.5×104W，则此汽车发动机的效率是多少？

B4．完全燃烧140 g焦炭(焦炭的热值为3．0×107J／kg)能放出多少热量?若这些热量的30％被水吸收，则能使30kg 20℃的水温升高到多少?

【针对练习二】

1.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).

2、我国的地热资源相当丰富，已经发现的天然温泉就有2000处以上，温泉水的温度大多在60 OC以上，个别地方达到100—140OC。100kg的温泉水从60OC降低到20OC时所放出的热量是多少J？这相当于多少m3煤气完全燃烧放出的热量？（煤气的热值为4.2×107J/m3）

3．“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式。利用太阳能将2000 kg的水从15℃加热到50℃，可以少燃烧多少烟煤？[设烟煤完全燃烧　烟煤的热值为2.94×107 J / kgC水=4.2×103J/(kg•℃)]

3、洒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若洒精完全燃烧产生的热量有50%被水吸收，现在把0.5kg 、20OC的水加热到100OC，需要燃烧多少克酒精？［q酒精=3×107J/（kg·OC，c水=4.2×103J/（kg·OC）

4、小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？

5. 一辆汽车的发动机输出功率为66150瓦,每小时耗柴油14千克,计算发动机的效率.（柴油的燃烧值为4.3×107焦／千克）

6、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；水吸收的热量【c水=4.2×103J／(kg·℃)】
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少kg的煤气（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）

7. 随着人们生活水平的提高．轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L＝10-3m3)，汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J／kg．则
    (1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是________ _J．
    (2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是_______ _kg．
    (3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于_______ _N．
8、某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精500g，被加工的一只质量为1kg的铜饰品温度从20℃升高到1020℃，求：
（1） 铜饰品吸收的热量是多少？（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？ [已知：c铜=0. 39×103J/(kg·℃), 酒精热值为3.0×107J/kg，

9. 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa,飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率．

10,某太阳能热水器的装水量为100kg，集热管接收太阳能的有效面积为2m2，已知每小时每平方米的接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器每小时水温升高多少？

(2016兰州)某燃气热水器工作时，燃料燃烧产生热量的功率为 20 kW，水温升高 25 ℃
时。每分钟的出水量为 10 L，已知c水=4.2×103 J/(kg•℃) ，ρ水=1.0×103 kg/m3。求：
（1）1 min 内水吸收的热量；
（2）热水器的效率。

（2016杭州）小金看到工人为水平广场换新的地砖，他发现地砖已经被太阳晒得很热。这引起了他的兴趣，地砖经过一整天的暴晒，湿度能达到多高？这么多地砖广场地面会产生多大的压强？他发现地砖包装盒上印着砖的规格50 cm×50 cm×4 cm,每块质量为30 kg,密度为3×103 kg/m3。小金用红外线湿度计测得一天内，砖的最高湿度为52 ℃，最低温度为22 ℃。（g=10 N/kg,砖的比热容为900 J/(kg·℃)）根据上述数据，回答下列问题：
（1）广场受到地砖产生的压强为多大？
（2）小金查到，晴天时地球表面每平方米接受到太阳辐射功率大约为1.2×103 W，若根据这一数据，实际辐射这块地砖上的太阳能将远远大于问题（2）的计算结果，由此可得地砖的湿度远远高于52 ℃，为什么会出现如此大的差异呢？请你做出分析。

4. (2016广安)当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃。请解答：[水的比热容为4.2×103 J/（kg℃），水的密度为1.0×103 kg/m3]

（1）太阳能属于　　　　　　（选填“一次”或“二次”） 能源。
（2）热水器中水的质量是多少？
（3）在此过程中，水吸收了多少热量？
（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J，则该热水器的效率是多少？
（2016凉山州）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给8 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在4 min内完全燃烧了1.4 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），煤的热值约为3×107 J/kg，求：
（1）经过4 min时间加热，水所吸收的热量。
（2）煤炉烧水时的热效率。

2. （2016聊城）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为
100 kg、初温为26 ℃的水，温度升高到46 ℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q吸；[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]
（2）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能E；
（3）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量？（天然气的热值q=7×107J/m3）

（2016泸州）据统计，全国发生的车祸中有半数以上是由于超速、超载引起的。我市加大了道路交通安全监控管理力度，将 “区间测速”作为判断是否超速的依据之一。所谓的“区间测速”，就是在两监测点安装监控和测速探头，测出同一辆车通过两个监测点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果这个平均车速超过了该路段的最高限速，即被判为超速。若监测点A、B相距18 km，全程限速40 km/h，由“电子眼”抓拍到装有沙子的某型号货车通过两个监测点的速度分别为30 km/h和45 km/h，通过A、B两个监测点的时间为20 min。问：

(1)按“区间测速”标准判断该货车在AB段是否超速？
(2)按照规定，载货车辆车轮对地面的压强超过7×105Pa即被判为超载。该型号货车部分参数如下表甲所示。利用表中参数计算，该货车在不超载的情况下，在水平路面上运动时最多能装沙子的体积为多少？（ρ沙=2.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
(3)该货车在某段平直公路上运动60 s的速度一时问图象如下图乙所示．这段时间内发动机完全燃烧柴油0.2 kg，已知发动机的效率η=40％。柴油的热值q=4.5×107 J/kg，则货车在这段时间内运动受到的阻力为多大?