热机效率的计算专题.ppt

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1、热机效率的计算专题户县渭兴初级中学九年级物理杨小荣2016.10.11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η=或η=计算效率。有用能量：对照目的所需的能量或者所做的功总能量：燃料燃烧时所释放的能量或整体所消耗的其他形式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：η=（1）热水壶烧

2、水效率问题例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℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4.2×J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×J/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η。解析：（1）Q放=Vq=0.5m3×7.0×J/m3=3.5×J（2）Q吸=Cm△t=4.2×J/（kg•℃）×100kg×(70℃-20℃)=2.1×J(3)η===60%总结总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q有=Cm△t，总能量为燃料

3、完全燃烧放出的热量：Q总=mq或太阳辐射的能量针对练习用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20℃升高到100℃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=3．0×107J／kg）（2）汽车发动机效率问题例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，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×J/kg

4、，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=f=3.0×103N，则牵引力做的功W=FS=3.0×103N×5.6×103m=1.68×107J（2）消耗的燃油质量为：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2kg则Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107Jη===35%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总=mq.针对练习一辆重为5×104N的汽车，在平直公路上以72

5、km/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4.6×107J/kg，求这辆汽车发动机的效率。例3（其他情景问题）每到夏收季节，农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。（秆浆煤的热值为2.4×J/kg）求：（1）水需要吸收的热量？（2）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浆煤？解析：（1）水吸收的热量：Q吸=C

6、m△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（80℃-20℃）=1.26×107J（2）依题意有，Q吸=Q放×30%=mq×30%则针对练习完全燃烧140g焦炭(焦炭的热值为3．0×107J／kg)能放出多少热量?若这些热量的30％被水吸收，则能使30kg20℃的水温升高到多少?能力提升设计汽车发动机时，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50℃，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1.2×107

7、J的能量，发送机输出的功率是8.5×104W，则此汽车发动机的效率是多少？本节小结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：η=（1）热水壶烧水效率问题：Q有=Cm△t；（2）汽车发动机效率问题：W有=FS或W有=Pt；总能量：一般为Q总=mq.知识拓展[点拨]本题考查做功、耗油量以及机械效率的计算。解答本题的关键是耗油量的计算，求出耗油量就可算出释放能量，从而求出机械效率，实际是考查各种公式的灵活运用。