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03
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04
微专题(三)
热值、比热容、热机效率
综合计算
第十二章 内能与热机
01.
目录
CONTENTS
1
方法技巧
2
类型一
3
类型二
3
类型三
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方法技巧
燃料燃烧放出热量的公式:Q=mq 或Q=Vq。
01
物质吸收(或放出)热量的公式:Q= cm△t。
02
物理
02
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
热效率的公式: 或
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类型一 热平衡方程的应用
物理
1. 如图所示,“木桶鱼”的做法是在木桶里放入高温的鹅卵石,再加入质量为 2kg、初始温度为60℃的鱼汤,鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[一个标准大气压下, 鱼汤的比热容为水的比热容,C水=4.2×10³J/(kg · ℃)],则鱼汤所吸收的热量为 J;若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供,天然气完全燃烧,需要天然气 m³(q=3.5×107J/m³)。
3.36×10⁵
0.0096
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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类型一 热平衡方程的应用
物理
2. (2022 ·贵港)某学校需要把1000kg的水从20℃加热到80℃,求:(q天然气=4×107J/m³)
(1)这些水吸收的热量;
(2)若用天然气加热,不计热量损失,需要完全燃烧多少立方米的天然气?
解:(1)水吸收的热量Q吸=C水 m△t=4.2×10³J/(kg·℃)×1000kg×(80℃-20℃)=2.52×10⁸J;
(2)由题知,不计热量损失,天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=2.52×10⁸J,
由Q 放=Vq 得加热这些水所需要天热气的体积
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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类型二 炉子的热效率
物理
3.把质量为1kg、初温为25℃的水加热至75℃的过程中,共消耗了10g液化气,求:(q液化气=4.2×107J/kg)
(1)水吸收的热量;
(2)燃烧液化气放出的热量;
(3)加热装置的效率。
解:(1)水吸收的热量Q吸=cm(t-t₀)=4.2×10³J/(kg · ℃)×1kg×(75℃-25℃)=2.1×105J;
(2)液化气完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.01kg×4.2×10⁷J/kg=4.2×10⁵J;
(3)加热装置的效率 η=×100%=×100%=50%。
答:(1)水吸收的热量为2.1×10⁵J;(2) 燃烧液化气放出的热量为4.2×10⁵J;(3) 加热装置的效率为50%。
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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类型二 炉子的热效率
物理
4. 小星用燃气灶将质量为2kg、温度为25℃的水加热到100℃,则水需要吸收多少热量?该燃气灶的 热效率是25%,则加热这些水需要燃气多少千克?[水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃), 燃气的热 值是4.5×10⁷J/kg]
解:(1)水吸收的热量Q 吸=cm(t-t0)=4.2×10³J/(kg · ℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×10⁵J
(2) 由η=×100%得,燃气需放出热量Q放===2052×106J,
由Q放=mq 得,需要燃气的质量 m’===0.056。
答:水需要吸收6.3×10⁵J热量;加热这些水需要燃气0.056kg。
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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类型三 热机的热效率
物理
5. (2023秋 · 榕城区期中)建筑工地上有一台大型汽车吊,把100t建筑材料从地面吊到15m 高处,汽车吊做的有用功为 J。在这个过程中,汽车吊消耗柴油的质量为2.0kg,则完全燃烧 2.0kg柴油释放的内能为 J, 该过程中汽车吊的效率为 % 。(柴油的热值为 q=4.3×107J/kg,g取10N/kg)
1.5×107
8.6×107
17.4
6.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v—t 图像如图,在第10s 时速度达到20m/s,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为 在 0~10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功为 ;若发动机的效率为 30%,则在0~10s内,需要燃烧 g。(已知汽油的热值为5×10'J/kg, 结果保留两位小数)
8×10⁵J
53.33
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
f=8×105
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类型三 热机的热效率
物理
7. (2023 · 兰州改编)一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km,所用时间为1h,消耗汽油10 汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N(汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg)。求 :
(1)牵引力做的功;(2)消耗的汽油完全燃烧放出的热量;(3)汽车发动机的效率。
解:(1)汽车沿平直公路匀速行驶,受力平衡,根据二力平衡条件可知,牵引力F=f=1380N, 牵引力做的功W=Fs=1380N×108×10³m=1.4904×108J,
(2)消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×10⁸J,
(3)汽车发动机的效率η=×100%=×100%=32.4%。
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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类型三 热机的热效率
物理
8. (2023秋 · 龙湖区校级期中)小明和爸爸驾车出去旅游,汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶 30km, 消耗汽油3.2kg, 发动机实际输出功率为43.2kW, 汽油机效率为30%(假设汽油完全燃烧,q汽油=4.5×107J/kg), 求:
(1)3.2kg 汽油完全燃烧能放出多少热量?
(2)汽车在这段路面行驶过程中,受到的阻力是多大?
解:(1)3.2kg汽油完全燃烧能放出的热量Q放=mq汽油=3.2kg×4.5×107J/kg=1.44×10⁸J;
(2)由η=×100%可知,发动机所做的有用功W=ηQ放=30%×1.44×108J=4.32×107J,
由 W=Fs 可知,发动机的牵引力F= =,汽车匀速行驶时,汽车的牵引力与阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,汽车受到的阻力f=F=1.44×10³N。
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类型一
类型二
类型三
方法技巧
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