热机效率计算专题

热机效率计算专题第一页，共十七页，编辑于2023年，星期三把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）

第二页，共十七页，编辑于2023年，星期三．2kg的某种燃料完全燃烧放出的热量是9.2x107J,这种燃料的热值为多少？第三页，共十七页，编辑于2023年，星期三已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？第四页，共十七页，编辑于2023年，星期三．“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式。利用太阳能将200kg的水从15℃加热到85℃，可以少燃烧多少烟煤？[设烟煤完全燃烧烟煤的热值为2.94×107J/kg,C水=4.2×103J/(kg•℃)]第五页，共十七页，编辑于2023年，星期三一、效率问题

效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，主要分为机械效率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用能量部分和总能量部分。本次课主要以热机效率为主。

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：用来对外做有用功的能量

总能量：燃料燃烧时所释放的能量

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.第六页，共十七页，编辑于2023年，星期三例题讲解

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=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/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=0.5m3×7.0×107J/m3=3.5×107J（2）Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×(70℃-20℃)J=2.1×107J(3)Q有=Q吸Q总=Q放η=60%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，总能量为燃料完全燃烧放出的热量：Q总=mq或太阳辐射的能量第七页，共十七页，编辑于2023年，星期三小星家的太阳能热水器，水箱容积是150L．小星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50℃．请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量；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30％，求至少需要燃烧多少kg的煤气（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）第八页，共十七页，编辑于2023年，星期三小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热量有25％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？第九页，共十七页，编辑于2023年，星期三某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精500g，被加工的一只质量为1kg的铜饰品温度从20℃升高到1020℃，求：（1）铜饰品吸收的热量是多少？（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？（3）酒精喷灯的效率是多少？[已知：c铜=0.39×103J/(kg·℃), 酒精热值为3.0×107J/kg，第十页，共十七页，编辑于2023年，星期三例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＝4×107J/kg，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.第十一页，共十七页，编辑于2023年，星期三一辆重型汽车的发动机输出功率为86000瓦,每小时耗柴油18千克,计算发动机的效率.（柴油的燃烧值为4.3×107焦／千克）第十二页，共十七页，编辑于2023年，星期三随着人们生活水平的提高．轿车已逐步进入我国普通百姓家中.

已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L＝10-3m3)，汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J／kg．则

(1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是________J．

(2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是________kg．

(3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于_______N．第十三页，共十七页，编辑于2023年，星期三例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2.4×107J/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=Cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（80℃-20℃）J=1.26×107J（2）依题意有，Q吸=Q放×30%=mq×30%则第十四页，共十七页，编辑于2023年，星期三某太阳能热水器的装水量为100kg，集热管接收太阳能的有效面积为2m2，已知每小时每平方米的接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器每小时水温升高多少？第十五页，共十七页，编辑于2023年，星期三【针对练习】B1．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