热机效率计算巩固提升 --2024-2025学年人教版物理九年级上学期

热机效率的计算专题 1. 物体吸热与放热的计算 物体吸热与放热基本公式 Q——热量，单位：J，当温度升高时，表示吸收的热量；当温度降低时，表示放出的热量 C——比热容，单位：J/（kg·℃），要求记住水的比热容大小 m——质量，单位：kg ——温差，末温与初温之差的绝对值，单位：℃ 2.燃料燃烧放热的计算 燃料燃烧放热公式 = mq（固体、液体燃料） （气体燃料） ——燃料完全燃烧放出的能量，单位：J q——热值，单位：J/kg或J/m3（气体燃料） m——固体、液体燃料的质量，单位：kg V——气体燃烧的体积，单位：m3 3.烧水的热效率、热机的效率 （1） 烧水的热效率：水吸收的热量和燃料完全燃烧释放的热量之比 x 100% （2）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比 x 100% 【针对练习】 1．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求：（1）锅炉内的水吸收的热量是多少？（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）此锅炉的效率是多少？ 2．新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，内燃机启动，可以向车轮输送能量，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了5.12×l07J。求：（1）汽车牵引力做的功； （2）若所用燃料的热值为4.5×l07J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少； （3）内燃机的效率。 3．如图所示的油电混合动力汽车是一种新型节能汽车｡这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提供动力的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h｡行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗燃油2.5kg｡（燃油的热值q=4.6×107J/kg）求∶ (1)完全燃烧放出的热量； (2)牵引力做的功； (3)该油电混合动力汽车内燃机的效率｡ 4．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求： (1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×103J/(kg．℃)] (2)热水器5小时内接收到的太阳能E； (3)热水器的效率η； (4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 5．某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表．在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶170km,共消耗汽油10L．测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电．蓄电池在储存电能的同时也将部分能量通过电动机向车轮输送(假设此储存和输送过程中无能量损失)．内燃机和电动机共同驱动车辆前进． 驱动模式 纯电动 启动、低速 油电混合 中速 纯燃油 高速 汽车质量 1000kg 车轮与地面总接触面积 1000cm2 （1）请完成此测试过程中油电混动系统的简略能量流向图．1 2 （2）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为车重的0.1倍，牵引力做的功是多少 ？(g取10N/kg) （3）同时，在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为53%，此过程最终使蓄电池增加了多少电能 ？(ρ汽油=0.7×103kg/m3,q汽油=4.6×107J/kg) 参考答案： 1． 【详解】解：（1）由题意可知，锅炉内的水从25℃加热到100℃吸收的热量为 （2）由题意可知，6kg无烟煤完全燃烧放出的热量为 Q放=m煤q=6kg×3.4×107J/kg=2.04×108J （3）锅炉的效率为 答：（1）锅炉内的水吸收的热量是6.3×107J；（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是2.04×108J； （3）此锅炉的效率约为30.9%。 2．【详解】（1）水吸收的热量 Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×50℃＝4. 2×106J （2）由 η ＝＝60%得天然气完全燃烧放出的热量 Q放＝＝＝7×106J 由Q放＝Vq天然气得需要天然气的体积 V＝＝＝0.175m3 答：（1）计算水吸收的热量为4. 2×106J； （2） 如果使用热效率为60%的天然气热水器，需要燃烧0.175m3天然气。 3．【详解】解：（1）由图得，汽车的速度为50km/h时，汽车的阻力为4000N，汽车牵行驶的路程为 由二力平衡得，汽车的牵引力 汽车牵引力做的功 （2）燃料燃烧放出的总热量为 （3）内燃机的有用功 内燃机的效率 答：（1）汽车牵引力做的功为1×108J； （2）若所用燃料的热值为4.5×l07J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是3.4×108J； （3）内燃机的效率为42%。 4．【详解】解：(1)由热值公式可得，燃料完全燃烧放出的热量为 (2)汽车行驶的路程为 汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力 该过程中，牵引力做的功为 (3)该过程中充电的电能为 发动机效率为 答：(1)燃料完全燃烧放出的热量为；（2）牵引力做的功为；(3)发动机效率为40%。 5．【详解】（1）热水器中的水吸收的热量： Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(40℃﹣20℃)=8.4×106J； （2）热水器5小时内接收到的太阳能： E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J； （3） 热水器的效率： η=×100%=×100%=40%； （4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即 Q放=Q=8.4×106J， 由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量： m′== =0.2kg． 答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；（2）热水器5小时内接收到的太阳能为2.1×107J； （3）热水器的效率为40%；（4）完全燃烧煤气的质量为0.2kg． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$