（貴陽專版）2020年秋九年級物理全冊 第13章 內能與熱機 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

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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：這類題關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：這類題關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：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)，高淳農村大量農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)火災等。為解決這一問題，現(xiàn)已研制出利用秸稈生產的節(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： 設做功平均壓強為排 P，活塞行程為L，面積為S，轉速為n轉/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）一分鐘內做功的次數為： 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，做功沖程燃氣產生的平均壓強為9.84×105Pa，若飛輪的轉速是600轉/分鐘，效率為30 ％，求汽油機在1小時內要消耗多少在汽油？（汽油的燃燒值為4.6×107J/kg） 解析：活塞產生的平均作用力為：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 飛輪轉動2轉做一次功，飛輪轉速為600轉/分鐘，在一分鐘內飛輪做功300次，則飛輪一小時內做的功為： =1230×300×60 J=2.214×107 J 設完全燃燒汽油放出的熱量為，有，則得