热机效率计算题.docx

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热机效率计算题

SANY标准化小组#QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

热机效率计算题

热机效率计算题

1、为了利用太阳能资源，节约经营

成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。

在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。

已知水的比热容为×103J/（kg·℃），天然气的热值为×107J/kg。

求：

（1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量（3分）

（2）若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气（2分）

2、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×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是×l07J／kg。

求：

（1）锅炉内的水吸收的热量是多少

（2）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

3、某型号小轿车油箱的容积是60升，所用的燃料是密度为×103kg/m3的汽油。

（1）该车油箱最多能装多少kg的汽油

（2）如果该车的总质量是1500kg，4个车轮的轮胎对地面的压强都是2×105Pa，求车的总重量是多少车与地面接触的总面积是多少（g取10N/kg）

（3）该车以20m/s的速度匀速行驶100km时消耗的燃料是5kg，如果汽油的热值是×107J/kg，汽车发动机的输出功率是12kW，求有用功和发动机的热机效率分别是多少（保留两位有效数字）

4、随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。

小明想：

将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢他通过实践收集如下数据：

水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。

又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。

［气压为1标准大气压；c水＝×103J／（kg·℃）］

（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量

（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气

5、小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。

小明进行了一次观察活动：

某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃。

请你求解下列问题：

（1）水吸收的热量【c水=4．2×103J／（kg·℃）】

（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少千克煤气（煤气的热值为q=4．2×107J／kg）

6、东风悦达汽车是我市最大的汽车生产企业。

该厂某型号车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶50km，受到的阻力是×103N，消耗燃油4×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。

若燃油的密度ρ＝×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：

（1）专用车牵引力所做的功。

（2）已知热机效率η＝

（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少

7、每到夏收季节，盐城农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图，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（热值为×107J/kg），使50kg、20℃的水温度升高到80℃。

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。

8、液化石油气的热值高达×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：

将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=×103J/（kg·℃），问：

（1）瓶内燃气的热值是。

（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚

9、有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如下表所示，将它安装在阳光充足的水平台面，并注满水。

（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为，求它对台面的压力和压强（取g=10N/kg）．

（2）某城市（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为×106J，若该热水器接受太阳能的有效面积为，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少若这些太阳能有60％被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少（C水=×103（J／kg℃），在标准大气压下，该城市水的原来温度不超过32℃）

型号

JL一88

水容量／L

80

自身质量／kg

40

10、2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现

“城市，让生活更美好”的主题。

如图21所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W。

如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，那么：

（1）一箱水需要吸收的热量是多少

（2）热水器上集热器的面积至少要多大［水的比热容是：

×103J/（kg·℃）］

11、小明家新买了一个家用电热水壶，其有关的技术参数如图所示．他根据自己所学的相关物理知识想对新水壶进行一下验证，于是在家里做起了实验．他先把水倒入水壶标定容量处，用温度计测出水的初温是20℃，然后接通电源，同时开始记录时间，他发现电热水

壶正常工作5min水便烧开了（设当时的气压为一标准大气压）．[1L＝10－3m3；C水＝×103J/（kg·℃）]

求：

（1）烧开这壶水吸收的热量▲J；

（2）电热水壶消耗的电能▲J；

（3）比较

（1）、

（2）两问所得的数据，请你做出合理解释（写出一种即可）▲．

12、设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题．

（1）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50℃，所吸收的热量是多少[C水＝×103J/（kg·℃）]

（2）柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放×107J的能量，发动机输出的功率是×104W，则此汽车发动机的效率是多少

13、用天然气灶烧水，燃烧的天然气，使100kg的水从20℃升高50℃．已知，水的比热容c=×1

03J/（kg·℃），天然气的热值q=×107J/m3求：

（1）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．

14、某家庭每天需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧煤气．已知煤气的热值q＝×107J/kg，水的比热容c＝×103J/（kg·℃）．求：

（1）50kg、20℃的水加热到60℃，需吸收的热量；

（2）完全燃烧

煤气放出的热量；

（3）煤气灶烧水的热效率．

15、某锅炉将水从25℃加热到100℃消耗了6kg无烟煤，已知水的比热容是×103J/（kg·℃）,无烟煤的热值是×107J/kg,求：

（1）锅炉内200kg水吸收的热量是多少

（2）完全燃烧6kg无烟煤放出的热量是多少

（3）烧水过程中，锅炉的效率是多少

16、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。

一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km／h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。

若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值g=×107J／kg，小汽车发动机的效率为25％。

求小汽车在这段路程中：

（1）运动的时间；

（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。

参考答案

一、计算题

1、×1085

2、

J／（kg·℃）×200kg×（100℃-25℃）=×107J（2分）

J／kg=×108J（2分）

=

×100%=44%（2分）

3、

（1）

（2）

（3）

发动机的效率

4、解：

（1）当开关S1闭合、S2、S3断开，且滑片滑到a时,电路中只有灯L连入电路，

L正常发光，U=U额=6V即电源电压为6V…………（2分）

（2）L正常发光时

I实=I额=……………（1分）

根据欧姆定律I=

得：

…（1分）

（3）当开关S1、S2、S3都闭合且滑片滑到中点时,电阻R1、R2并联。

依题意：

R2′=

R2=

×12

…………………………（1分）

I=I1＋I2=+1A=

即为电流表的示数…………（2分）

P总=UI=6V×=9W…………………………（1分）

答：

略

5、

（1）（3分）Q=cm△t=4．2×103×200×（45-20）=2．1×107J

（2）（3分

6、

（1）因为专用车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝×103N

牵引力做的功W＝Fs＝×103N×50×103m＝5×107J

（2）消耗燃油的质量：

m＝ρV＝×103kg/m3×4×10－3m3＝

燃油完全燃烧所产生的热量：

Q＝mq＝×4×107J/kg＝×108J

热机效率η＝

＝39%

7、

（1）×107J，

（2）约

8、

（1）X107J

（2）掺混二甲醚

9、

一天中接收的太阳能为

所以

10、解：

（1）由ρ＝m/V得：

…………………………………………………………………………1分

m＝ρV水＝1×103kg/m3×＝120kg　………………………………………1分

水吸收的热量：

Q水吸＝cm（t2－t1）　…………………………………………………………………1分

＝×103J/（kg·℃）×120kg×（70℃－20℃）

＝2.52×104J　………………………………………………………………1分

（2）这台太阳能热水器获得的辐射功率：

P太＝S×m2　………………………1分

由：

P＝W/t可得：

…………………………………………………………………1分

太阳照射5h获得的太阳能：

W热＝P太t＝S×

m2×5h　…………………1分

由：

η＝W有/W热　可得：

…………………………………………………………1分

Q水吸＝W有＝S×m2×5h×40%　………………………………………1分

　　　　　　　　热水器集热器面积：

S＝Q水吸/（m2×5h×40%）

＝2.5m2　………………………………………………………………………1分

另解：

（1）由：

ρ＝m/V得：

………………………………………………………………………1分

m＝ρV水＝1×103kg/m3×＝120kg　……………

………………………1分

水吸收的热量：

Q水吸＝cm（t2－t1）　………………………………………………………………1分

＝×103J/（kg·℃）×120kg×（70℃－20℃）

＝2.52×104J＝·h　……………………………………………………1分

（2）太阳辐射的总能量，由：

η＝W有/W总　可得：

………………………………………1分

　　　W总＝W有/η＝Q水吸/η＝kW·h　………………………………………………1分

太阳辐射的总功率：

P总＝W总/t　…………………………………………………………………………1分

＝kW　………………………………………………………………………1分

热水器集热器面积：

S＝P总/P0＝kW/………………………………………………………1分

＝　…………………………………………………………………1分

11、

12、

13、

（1）×107J；

（2）×107J；

（3）60%．

14、

（1）×106

（2）×107

（3）25%

15、×107J×108J%

16、

（1）、

（

）；

（2）

；（3）、