十四章热机效率高频考点专训

1、阶段强化专训（一) 热值的综合计算1.熟记两个热学计算公式：Q吸cm(tt0)或Q放cm(t0t)和Q放qm(Q放qV)。2计算过程中应用的等量关系为：不计热损失， Q吸Q放。若考虑热量散失，Q吸 Q放。计算过程中，利用以上关系，可分步解答，也可列方程求解。) 热值的计算1液化石油气的热值高达4.6×107 J/kg，一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107 J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户。常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100 kg、初始温度为31 的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直

2、至100 恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84 kg，通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%，已知水的比热容为c水4.2×103 J/(kg)，问：(1)瓶内燃气的热值是多少？(2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？ 燃烧放热的计算2(2015·曲靖)人人讨厌垃圾，对其避之不及，现在人们已可将垃圾变废为宝，如通过在封闭的炉中焚烧垃圾，臭气能得到分解，焚烧时产生的热可以用来发电，利用化学方法可将焚烧时产生的一些物质合成多种化工产品。某处理厂在高温高压下通过催化剂可以用1吨某种垃圾产生出170 kg的燃料油。若燃料油的热值为4.2×107 J/

3、kg，则：(1)完全燃烧1 kg这种燃料油放出的热量是多少？(2)这些热量可以使多少千克的水温度从80 升高到100 ？3(2014·常州)阿根廷科学家设计了一款“牛屁收集器”，在牛背上装有一个塑料袋，通过导管收集牛体内排出的气体。从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21 kg甲烷。若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少质量的水从20 升高到70 ？q甲烷5.6×107 J/kg，c水4.2×103 J/(kg·)(第3题) 燃料质量和体积的计算4(2015·威海)汽车的散热器用水作为冷却剂，如果散热器中装有10 kg的水，

4、在温度升高10 的过程中水吸收的热量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q4.2×107 J/m3，水的比热容c4.2×103 J/(kg·), 阶段强化专训（二) 热机的综合计算1.由飞轮转动的圈数确定燃气做功的次数，这要求理解四冲程内燃机工作时，一个工作循环飞轮转两圈，而一个工作循环做功一次。因此，若飞轮转动的圈数为n，则燃气做功的次数为。2在热机的计算中，常综合考查固体压强计算公式、功率计算公式(或功率推导式)、功的计算公式和速度计算公式等。) 热机做功的计算1某单缸四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，活

5、塞行程L是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机的功率是多少瓦？2某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa，飞轮1 min转动1 800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。 热机效率的计算3在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8 km，受到的阻力是3.0×103 N，消耗汽油1.2 kg(假设汽油

6、完全燃烧)。汽油的热值为q4×107 J/kg，求：(1)在测试过程中，汽车牵引力所做的功W。(2)该型号汽车的热机效率。4国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸活塞直径为65 mm，活塞冲程长55 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105 Pa，飞轮的转速是1 500 r/min。(1)求这种汽油机满负荷工作时做功的功率(不计摩擦损失)；(2)如果满负荷工作时每分钟消耗15 g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？(汽油的热值为4.6×107 J/kg)5(2015·北海)去年10月，广西首批远海钢质灯光渔船和拖网渔船在北海铁山

7、港石头埠开工建造。渔船长71 m，宽11 m，高5.2 m，设计最大的吃水深度为4 m，采用额定功率为680 kW的发动机进行捕捞作业。(1)当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4 m深处受到的海水的压强为多大？(海水1.0×103 kg/m3)(2)渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：在船底适当的位置安装上钢轮，并铺设了通到海里的滑行通道。若渔船及所装物品的总重力为2.8×107 N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4 m2。求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？(3)若船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全

8、燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？(计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107 J/kg)专项训练：能量利用效率的综合计算关于炉灶的效率：炉灶的效率与热机的效率求法相同，先分别求有效利用的能量和总热量，再利用效率公式求炉灶的效率。这里注意，一般来说，水吸收的热量为有效利用的能量。 炉子效率的计算1(2015·呼和浩特)王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5 kg水，把水从18 加热至98 ，已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·)。如果木炭的热值为3.4×107 J/kg，它燃烧放出的热量有10%被水吸收。

9、求：(1)在这个过程中水吸收的热量；(2)在这个过程中用掉多少木炭。2(2015·苏州)某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。他们用酒精灯给100 g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60 ，消耗了4.2 g酒精。已知：水的比热容为4.2×103 J/(kg·)，酒精的热值为3×107 J/kg。求：(1)此过程中水吸收的热量；(2)4.2 g酒精完全燃烧放出的热量；(3)酒精灯烧水时的热效率。3(2015·安徽)某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 的自来水加热到50 ，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已

10、知水的比热容为4.2×103 J/(kg·)，天然气的热值为3.2×107 J/m3。求：(1)1 m3天然气完全燃烧放出的热量；(2)水吸收的热量；(3)该热水器工作的效率。 能量利用效率的计算4太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，求：太阳照射时间/h装水量/kg吸热板面积/m2水升高的温度/水的比热容/J·(kg·)1太阳辐射功率/J·(m2·h)1101002.5504.2×1031.68×106(1)水在10 h内吸收的热量。(2)如果

11、水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少米3的天然气(天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)。(3)该太阳能热水器的能量转化效率。5(2014·泰州)三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为3.06×1017 J，相当于一座年消耗5×1010 kg标准煤的火力发电站的发电量。(1)标准煤的热值为2.9×107 J/kg，完全燃烧5×1010 kg标准煤能放出多少热量？(2)以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO2气体1.2×1011 kg，这些气体的体积是

12、多少米3(通常情况下CO2气体的密度为2 kg/m3)?(3)根据本题中的数据，计算火力发电的效率。答案阶段强化训练一1解：(1)水吸收的热量：Q吸c水m(tt0)4.2×103 J/(kg· )×100 k g×(100 31 )2.898×107 J，燃烧燃气放出的热量：Q放3.864×107 J，瓶内燃气热值：q4.6×107 J/kg，(2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚。2解：(1)完全燃烧1 kg这种燃料油放出的热量Qqm4.2×107 J/kg×1 kg4.2×1

13、07 J。(2)水的质量mQ/(ct)4.2×107 J/4.2×103 J/(kg·)×(100 80 )500 kg。3解：甲烷完全燃烧放出的热量Q放m1q0.21 kg×5.6×107 J/kg1.176×107 J。m56 kg。4解：水吸收的热量Qcmt4.2×103 J/(kg·)×10 kg×10 4.2×105 J，燃烧的天然气的体积V0.01 m3。阶段强化训练二1解：燃气对活塞的压力FS5×105 Pa×120×104 m26

14、 000 N，燃气一个冲程所做的功WFL6 000 N×0.3 m1 800 J，由于飞轮的转速为300 r/min，则内燃机每秒做功2.5次，每秒做的功W2.5W2.5×1 800 J4 500 J，内燃机功率PW/t4 500 J/1 s4 500 W。2解：(1)燃气对活塞的平均压力：FpS9.0×105 Pa×30×104 m22.7×103 N。(2)燃气对活塞做的功：WFs2.7×103 N×50×103 m135 J。(3)1分钟内燃气对活塞做功的次数：n900(次)。汽油机的功率：P2 0

15、25 W。3解：(1)因为汽车做匀速直线运动，所以Ff3.0×103 N，WFs3.0×103 N×4.8×103 m1.44×107 J。(2)Q放qm4×107 J/kg×1.2 kg4.8×107 J，30%。4(1)汽油机的转速为n1 500 r/min25 r/s，汽油机1 s内做的功WnpSL/225×9.58×105 Pa×3.14×(65×103/2)2 m2×55×103 m×0.52.2×103 J，则汽油

16、机的功率P2.2×103 W。(2)Pt/(mq)2.2×103 W×60 s/(15×103 kg×4.6×107 J/kg)19%。5(1)p1海水gh1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4 m4×104 Pa；(2)p22×107 Pa；(3)WPt6.8×105 W×60 s4.08×107 J，Q1.36×108 J，m3.2 kg。第十四章高频考点专训专项训练1 解：(1)水吸收的热量Q吸cm(tt0)4.2×103

17、 J/(kg·)×5 kg×(9818)1.68×106 J。(2)用掉木炭的质量m木炭0.49 kg。2解：(1)100 g0.1 kg，水吸收的热量Q吸cmt4.2×103 J/(kg· )×0.1 kg×60 2.52×104 J。(2)酒精完全燃烧放出的热量Q放m，q0.004 2 kg×3×107 J/kg1.26×105 J。(3)酒精灯烧水时的热效率×100%×100%20%。3解：(1)天然气完全燃烧放出的热量Q放Vq1 m3×3.2×107 J/m33.2×107 J。(2)水吸收的热量Q吸cm(tt0)4.2×103 J/(kg·)×100 kg×(5020)1.26×107 J。(3)热水器的效率39%。4解：(1)水吸收的热量：Q吸cmt4.2×103 J/(kg·)×