热量和热机效率的计算

热量和热机效率的计算【学习目标】1.理解热机效率的主要题型及规律，能正确解决效率问题2.理清解题思路。【学习重点】利用规律、公式解决效率问题。【学习难点】有热机效率参与的力学综合问题。【考点及考试要求】常以现代家用电器、机车、发电厂等为背景考查效率的计算，主要以综合计算题形式出现。【学习过程】一、效率问题效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，主要分为机械效率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用能量部分和总能量部分。本次课主要以热机效率为主。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n二或n二计算效率。^有X100% E^X100%Q有用。总 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：n=（1）热水壶烧 x100%水效率问题：Qw=CmAt；（2） 汽车发动°总 机效率问题：W有二FS或W有二Pt；总能量：一般为Q^=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°C升高到70°C。已知水的比热容为c=4.2X103J/（kg・C），天然气的热值为q=7.0X107j/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n。

解析：(1)Q放二Vq=0.5m3X7.0X107J/ms=3.5X107J(2)QB=CmAt=4.2X103j/(kg・°C)X100kgX(70°C-20°C)J=2.1X107J（3）Q有二Q吸 Q总二Q放n=^有x100%=Q吸x100%=2.1*107x100%=60%Q Q 3.5x107总 放总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q=CmAt，总能量有为燃料完全燃烧放出的热量：Q总^4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Q126x10 段平直的公路上匀速行驶m=qx30%=2.4x10：x30%k=侦宛景顷，受到的阻力是3.0X103N，消耗燃油1.5X10-3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度P=0.8X103kg/m3，热值q=4X107J/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牵二f=3.0X103N，则牵引力做的功W=FS=3.0X103NX5.6X103m=1.68X107J(2)消耗的燃油质量为:m=pV=0.8X103kg/m3X1.5X10-3m3=1.2kg则Q放二mq=1.2kgX4X107J/kg=4.8X107JW 1.68x107n=x100%= x100%=35%Q 4.8x107放总结：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=mq.例3（其他情景问题）秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20C的水温度升高（秆浆煤的热值为2.4X107J/kg）水需要吸收的热量？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求：（1）（2）浆煤？解析：（1）水吸收的热量：Q吸二Cm^t=4.2X103J/（kg・°C）X50kgX（80C-20C）J=1.26X107J 吸（2）依题意有，Q吸二Q放X30%=mqX30%【针对练习】B1.用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20°C升高到100°C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=3.0X107j/kg）C2.一辆重为5X104N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4.6X107J/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50C，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1.2X107J的能量，发送机