《(貴陽專版)2020年秋九年級物理全冊 第13章 內(nèi)能與熱機 第4節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護 熱量和熱機效率計算問題講解 (新版)滬科版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(貴陽專版)2020年秋九年級物理全冊 第13章 內(nèi)能與熱機 第4節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護 熱量和熱機效率計算問題講解 (新版)滬科版(3頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、熱量和熱機效率計算問題講解
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)燃氣灶的效率η。
解析:(1)Q放=Vq=0.5×7.0×107 J=3.5×107 J
(2)Q吸=Cm△t=4.2×103×100×(70-20)J=2.1×107 J
(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
2、: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
例2(汽車發(fā)動機效率問題)
安五岳專用汽車有限公司是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=3.0×103 N,則
牽引力做的功W=FS=3.0×103×5.6×103 J=1
3、.68×107 J
(2)消耗的燃油質(zhì)量為:m=ρV= 0.8×103×1.5×10-3kg=1.2 kg
則Q放=mq=1.2×4×107J=4.8×107 J
η===35%
總結(jié):這類題關(guān)鍵是找出有用的能量為牽引力做的功:W=FS或W=Pt,總能量為燃油完全燃燒放出的熱量:Q總=mq
例3(發(fā)電廠效率問題)
三峽水電站是世界上最大的水力發(fā)電站,每分鐘發(fā)電量預(yù)計為8.7×1010 J
(1) 三峽水電站的發(fā)電量,相當于消耗多少千克煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量?(煤的熱值為2.9×107J/kg)
(2)如果發(fā)電機輸出的功率是0.09×1010 W,那么發(fā)電機的工作效率大概是多少
4、?
解析:(1)消耗煤的質(zhì)量為:= kg=3×kg
(2)三峽水電站的發(fā)電功率為總功率:
由題意輸出功率為有用功率=0.09×1010 W,則發(fā)電機的工作效率為:
η==
總結(jié):發(fā)電廠這類題,發(fā)裝置輸出的電能(電功率)為有用能量,而水具有的勢能、風具有的風能、燃燒煤放出的能量(化學能),核裂變放出的核能、輻射的太陽能等為總能量(總功率)
例4(其他情景問題)
每到夏收季節(jié),高淳農(nóng)村大量農(nóng)作物秸稈在田間被隨意焚燒,如圖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
5、80℃。(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=4.2×103×50 ×(80-20)J=1.26×107 J
(2)設(shè)完全燃燒稈漿煤放出的熱量為,由題意有,且有
則
(二)熱機力學綜合題型分析
基本思路:
設(shè)做功平均壓強為排 P,活塞行程為L,面積為S,轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/min,燃料熱值為q,則
(1)活塞作用力為:F=PS (2)做一次功為:W=FL=PSL (3)做一次功所需要的時間:
(4)活塞做功的功率為:
6、 (5)一分鐘內(nèi)做功的次數(shù)為: 活塞一分鐘做功為: (6)總能量為汽油或柴油燃燒放出的熱量:Q=mq
(7)熱機效率:η=
例題:一臺汽油機,活塞面積是50cm2,活塞行程是25cm,做功沖程燃氣產(chǎn)生的平均壓強為9.84×105Pa,若飛輪的轉(zhuǎn)速是600轉(zhuǎn)/分鐘,效率為30 %,求汽油機在1小時內(nèi)要消耗多少在汽油?(汽油的燃燒值為4.6×107J/kg)
解析:活塞產(chǎn)生的平均作用力為:F=PS=9.84×105×50×10-4 N=4920 N
活塞做一次功為:W=FL=4920×25×10-2 J=1230 J
飛輪轉(zhuǎn)動2轉(zhuǎn)做一次功,飛輪轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘,在一分鐘內(nèi)飛輪做功300次,則飛輪一小時內(nèi)做的功為:
=1230×300×60 J=2.214×107 J
設(shè)完全燃燒汽油放出的熱量為,有,則得