熱機效率計算專題

熱機效率計算專題第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六把5kg40℃的水燒開，需要完全燃燒多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃燒值為1.2×107J/kg，外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）

第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六．2kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量是9.2x107J,這種燃料的熱值為多少？第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六已知干木柴的熱值是1.2×107J/kg，完全燃燒0.7kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20℃升高到70℃？第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六．“低碳生活”是當(dāng)今社會所倡導(dǎo)的綠色生活方式。利用太陽能將200kg的水從15℃加熱到85℃，可以少燃燒多少煙煤？[設(shè)煙煤完全燃燒煙煤的熱值為2.94×107J/kg,C水=4.2×103J/(kg?℃)]第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六一、效率問題

效率問題是初中物理中的一個重點，也是一個難點，主要分為機械效率和熱機效率。許多學(xué)生在這類問題的計算中常出現(xiàn)問題，主要是找不到有用能量部分和總能量部分。本次課主要以熱機效率為主。

熱機效率常以常見的家用電器（如熱水器）、交通工具（如汽車、電動車）、發(fā)電廠（垃圾發(fā)電廠等）為背景進(jìn)行考查：問題分析能力、信息提取能力和公式規(guī)律應(yīng)用能力等。解決效率問題，關(guān)鍵是通過分析題目，找出有用能量和總能量，。

選擇正確的公式計算出有用能量和總能量，最后利用公式

η=或η=計算效率。

有用能量：用來對外做有用功的能量

總能量：燃料燃燒時所釋放的能量

目前常見的兩種題型：（1）熱水壺?zé)蕟栴}

（2）汽車發(fā)動機效率問題

總體思路：η=

（1）熱水壺?zé)蕟栴}：Q有=Cm△t；

（2）汽車發(fā)動機效率問題：W有=FS或W有=Pt；

總能量：一般為Q總=mq.第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六例題講解

例1（熱水器燒水效率問題）

天然氣灶燒水，燃燒0.5m3的天然氣，使100kg的水從20℃升高到70℃。已知水的比熱容為c=4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為q=7.0×107J/m3。求：

（1）0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放；（2）水吸收的熱量Q吸；（3）燃?xì)庠畹男师?。解析：?）Q放=Vq=0.5m3×7.0×107J/m3=3.5×107J（2）Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×(70℃-20℃)J=2.1×107J(3)Q有=Q吸Q總=Q放η=60%總結(jié)：這類題關(guān)鍵是找出有用的能量為水吸收的熱量：Q有=Cm△t，總能量為燃料完全燃燒放出的熱量：Q總=mq或太陽輻射的能量第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六小星家的太陽能熱水器，水箱容積是150L．小星進(jìn)行了一次觀察活動：某天早上，他用溫度計測得自來水的溫度為20℃，然后給熱水器水箱送滿水，中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為50℃．請你求解下列問題：（1）水箱中水的質(zhì)量；水吸收的熱量【c水=4.2×103J／(kg·℃)】（2）如果水吸收的這些熱量，由燃燒煤氣來提供，而煤氣灶的效率為30％，求至少需要燃燒多少kg的煤氣（煤氣的熱值為q=4.2×107J／kg）第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六小洋家煮飯、燒水使用的是管道天然氣，已知天然氣的熱值為8.4×107J／m3，放出的熱量有25％被有效利用，現(xiàn)要將質(zhì)量為4kg，初溫為25℃的水加熱到100℃，需要完全燃燒多少立方米的天然氣？第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六某飾品加工廠有酒精噴燈加工飾品，張師傅在1分鐘內(nèi)用去酒精500g，被加工的一只質(zhì)量為1kg的銅飾品溫度從20℃升高到1020℃，求：（1）銅飾品吸收的熱量是多少？（2）酒精完全燃燒放出的熱量是多少？（3）酒精噴燈的效率是多少？[已知：c銅=0.39×103J/(kg·℃), 酒精熱值為3.0×107J/kg，第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六例2（汽車發(fā)動機效率問題）

有一家大型的特種專用汽車生產(chǎn)基地，該廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，熱值q＝4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功？（2）該專用車的熱機效率是多少？解析：（1）專用汽車做勻速直線運動，F(xiàn)牽=f=3.0×103N，則牽引力做的功W=FS=3.0×103N×5.6×103m=1.68×107J（2）消耗的燃油質(zhì)量為：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2kg則Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107Jη=35%總結(jié)：這類題關(guān)鍵是找出有用的能量大小為牽引力做的功：W=FS或W=Pt，總能量為燃油完全燃燒放出的熱量：Q總=mq.第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六一輛重型汽車的發(fā)動機輸出功率為86000瓦,每小時耗柴油18千克,計算發(fā)動機的效率.（柴油的燃燒值為4.3×107焦／千克）第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六隨著人們生活水平的提高．轎車已逐步進(jìn)入我國普通百姓家中.

已知某國產(chǎn)驕車每行駛100km消耗8L汽油(1L＝10-3m3)，汽油的密度為0.71×103kg/m3、熱值為4.6×l07J／kg．則

(1)10kg汽油完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量是________J．

(2)該汽車行駛100km消耗的汽油的質(zhì)量是________kg．

(3)當(dāng)該汽車以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度勻速行駛時，它所受到的阻力等于_______N．第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六例3（其他情景問題）

每到夏收季節(jié)，農(nóng)村大量農(nóng)作物秸稈在田間被隨意焚燒，這不僅造成資源浪費、環(huán)境污染，而且極易引發(fā)火災(zāi)等。為解決這一問題，現(xiàn)已研制出利用秸稈生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型燃料——稈漿煤。若燃燒稈漿煤，使50kg、20℃的水溫度升高到80℃。（稈漿煤的熱值為2.4×107J/kg）

求：（1）水需要吸收的熱量？

（2）如果稈漿煤燃燒釋放的熱量有30%被水吸收，需要完全燃燒多少千克稈漿煤？解析：（1）水吸收的熱量：Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（80℃-20℃）J=1.26×107J（2）依題意有，Q吸=Q放×30%=mq×30%則第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六某太陽能熱水器的裝水量為100kg，集熱管接收太陽能的有效面積為2m2，已知每小時每平方米的接收面積上有效接收太陽能約為2.1×106J，則該熱水器每小時水溫升高多少？第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六【針對練習(xí)】B1．用酒精燈給2kg的水加熱，當(dāng)水的溫度從20℃升高到100℃時，共耗去酒精40g。求：（1）水吸收的熱量；（2）酒精完全燃燒放出的熱量；（3）爐子的效率。