（贵阳专版）2020年秋九年级物理全册 第13章 内能与热机 第4节 热机效率和环境保护 热量和热机效率计算问题讲解 （新版）沪科版

热量和热机效率计算问题讲解例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 .2103J/（kg），天然气的热值为q=7.0107J/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。解析：（1）Q放=Vq=0.57.0107 J=3.5107 J（2）Q吸=Cmt=4.2103100(70-20)J=2.1107 J(3) Q有=Q吸 Q总=Q放=60%总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q有=Cmt，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）安五岳专用汽车有限公司是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3.0103N，消耗燃油1.5103m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度0.8103kg/m3，热值q4107J/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？解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F牵=f=3.0103 N，则牵引力做的功W=FS=3.01035.6103 J=1.68107 J（2）消耗的燃油质量为：m=V= 0.81031.5103kg=1.2 kg则Q放=mq=1.24107J=4.8107 J=35%总结：这类题关键是找出有用的能量为牵引力做的功：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（发电厂效率问题）三峡水电站是世界上最大的水力发电站，每分钟发电量预计为8.71010 J（1） 三峡水电站的发电量，相当于消耗多少千克煤完全燃烧产生的热量？（煤的热值为2.9107Jkg）（2）如果发电机输出的功率是0.091010 W,那么发电机的工作效率大概是多少？解析：（1）消耗煤的质量为：= kg=3kg(2)三峡水电站的发电功率为总功率：由题意输出功率为有用功率=0.091010 W，则发电机的工作效率为：= 总结：发电厂这类题，发装置输出的电能（电功率）为有用能量，而水具有的势能、风具有的风能、燃烧煤放出的能量（化学能），核裂变放出的核能、辐射的太阳能等为总能量（总功率）例4（其他情景问题）每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图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。（热值为2.4107J/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。解析：（1）水吸收的热量：Q吸=Cmt=4.210350 （80-20）J=1.26107 J（2）设完全燃烧秆浆煤放出的热量为，由题意有，且有则（二）热机力学综合题型分析基本思路：设做功平均压强为排 P，活塞行程为L，面积为S，转速为n转/min，燃料热值为q，则（1）活塞作用力为：F=PS （2）做一次功为：W=FL=PSL （3）做一次功所需要的时间：(4)活塞做功的功率为： （5）一分钟内做功的次数为： 活塞一分钟做功为： （6）总能量为汽油或柴油燃烧放出的热量：Q=mq(7)热机效率：=例题：一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为9.84105Pa，若飞轮的转速是600转/分钟，效率为30 ，求汽油机在1小时内要消耗多少在汽油？（汽油的燃烧值为4.6107J/kg）解析：活塞产生的平均作用力为：F=PS=9.841055010-4 N=4920 N活塞做一次功为：W=FL=49202510-2 J=1230 J飞轮转动2转做一次功，飞轮转速为600转/分钟，在一分钟内飞轮做功300次，则飞轮一小时内做的功为：=123030060 J=2.214107 J设完全燃烧汽油放出的热量为，有，则得