能量转化中的效率问题

1、1能量转化中的效率问题能量转化中的效率问题 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量转化需要一定的设备，由于设备本身的现这种能量转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。这就出现了设备的效率问题。常见能量转化设备常见能量转化设备内燃机内燃机太阳能电池板太阳能电池板太阳能热水器太阳能热水器电热器电热器蓄电池放电蓄电池放电 蓄电池充电蓄电池充电电动机电动机发电机发电机太阳能路灯太阳能路灯电动自行车电动自行车火电站火电站核电站核电站 例例1.用用

2、“长征三号长征三号”发射的某卫星，它的一部分光电发射的某卫星，它的一部分光电池板面积池板面积S =8m2，正对太阳时，能产生，正对太阳时，能产生U U =120 V的电的电压，为工作舱提供压，为工作舱提供I I=10A的电流的电流.若太阳光的辐射功若太阳光的辐射功率为率为1000J(s.m2) ，试计算该光电池的光电转换效，试计算该光电池的光电转换效率率 是多少？是多少？ 例例2.如图甲是电热水龙头，即开即热、冷热兼用。如图如图甲是电热水龙头，即开即热、冷热兼用。如图乙是它的电路原理图，乙是它的电路原理图，R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带为电热丝，通过旋转手柄带动开关动开关S在在1、2、3之

3、间接通对应的电路，从而实现冷水、之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换。它的有关技术参数如下表。请温水、热水之间的切换。它的有关技术参数如下表。请回答下列问题：回答下列问题： （1）开关处于位置）开关处于位置2时，它放出的是热水还是温水？并求时，它放出的是热水还是温水？并求出电热丝出电热丝R1的阻值？的阻值？ （2）如果进水口的水温是）如果进水口的水温是14，水龙头，水龙头1min流出流出1kg的水，的水，放出热水的水温能达到放出热水的水温能达到50，此时该水龙头的电热效率，此时该水龙头的电热效率是多少？是多少？R1R2 220V123S额定额定功率功率温水温水2kW热水热水2

4、.8kW额定电压额定电压220V额定频率额定频率50Hz 例例3 3如图所示的汽车总质量为如图所示的汽车总质量为1150kg1150kg，以，以72km/h72km/h的速度匀速的速度匀速行驶行驶10km10km，若汽车所受阻力为汽车重力的，若汽车所受阻力为汽车重力的0.10.1倍，求：倍，求： （1 1）汽车行驶过程中克服阻力做了多少功）汽车行驶过程中克服阻力做了多少功? ?其功率为多少其功率为多少? ? （2 2）若该汽车行驶）若该汽车行驶10km10km过程中消耗的汽油质量为过程中消耗的汽油质量为1 1千克，则千克，则 若该汽车的效率为多少若该汽车的效率为多少? ?（汽油热值为（汽油热值

5、为4.64.610107 7J/kgJ/kg） 例例4如图所示是某型号的电动巡逻车，其主要技如图所示是某型号的电动巡逻车，其主要技术参数如表所示。已知该电动巡逻车在水平路面术参数如表所示。已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，倍，电动机能把电动机能把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功。总质量为做功。总质量为120kg的两名巡警乘坐该车，在水的两名巡警乘坐该车，在水平路面上以额定功率匀速行驶平路面上以额定功率匀速行驶10min。求：。求：（1）电动机消耗了多少电能？）电动机消耗了多少电能？（2）巡

6、逻车通过了多少路程？）巡逻车通过了多少路程？ 例例5.如图甲所示是一台正在建筑工地作业的起重机，吊臂如图甲所示是一台正在建筑工地作业的起重机，吊臂上的滑轮组将质量为上的滑轮组将质量为1.2103kg的重物竖直匀速提高的重物竖直匀速提高3m，拉力拉力F由一台柴油机提供，其大小为由一台柴油机提供，其大小为8000N. (1)吊臂上滑轮组的机械效率为多大吊臂上滑轮组的机械效率为多大? (2) 这次提升重物时，消耗了这次提升重物时，消耗了4.5g柴油，则柴油机的效率为柴油，则柴油机的效率为多少？起重机的效率为多少多少？起重机的效率为多少? (柴油的热值是柴油的热值是4107Jkg)例例6.水在热电厂的

7、锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图。水环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图。水的比热为的比热为4.2103J/（Kg），求：），求：（1）夏天，来自冷却塔的水温为）夏天，来自冷却塔的水温为16，而回到冷却塔的水，而回到冷却塔的水温为温为30。若冷却塔和液化器间水的流量为。若冷却塔和液化器间水的流量为15m3/s，试求液，试求液化器的散热功率。化器的散热功率。（2）如果发电机的发电功率

8、是）如果发电机的发电功率是56万千瓦，发电机把机械能万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为转化为电能的效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。量转化为电能的效率。11完成情况例例7.如图甲所示是如图甲所示是某型号太阳能路灯某型号太阳能路灯，图乙是它的结构，图乙是它的结构示意图，图丙是该示意图，图丙是该太阳能路灯的技术太阳能路灯的技术参数。参数。(1)(1)白天，太阳能电池板的能量转化情况是白天，太阳能电池板的能量转化情况是_(2)(2)经

9、测试，在太阳能电池板不工作的情况下，该太阳能路灯经测试，在太阳能电池板不工作的情况下，该太阳能路灯最多可持续发光最多可持续发光40h40h，则铅酸蓄电池最多能储存大约多少千瓦时，则铅酸蓄电池最多能储存大约多少千瓦时的电能的电能? ?(3)(3)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为如果太阳光照射到地面时的辐射功率为1000J1000J(s(s. .m m2 2) )，太，太阳能电池板的面积为阳能电池板的面积为0.50.5m2 ,则太阳能电池光电转换效率为多少则太阳能电池光电转换效率为多少? ?小结小结 1、常见能量转化设备的能量转化、常见能量转化设备的能量转化; 2、知道输入某设备的能量是总能量，由它输出