热机效率计算题
SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
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200 kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是×10
3 J／(kg·℃)，无烟煤的热值是×l 0 7 J／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=×103J/(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20 kW。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、×108 5
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）×107 J，（2）约
8、（1） X 107 J （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×＝120 kg ………………………………………1分
水吸收的热量：
Q水吸＝cm(t2－t1) …………………………………………………………………1分
＝×103J/( kg·℃)×120 kg×(70℃－20℃)
＝2 .52×104 J ………………………………………………………………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×＝120 kg ……………………………………1分
水吸收的热量：
Q水吸＝cm(t2－t1) ………………………………………………………………1分
＝×103J/( kg·℃)×120 kg×(70℃－20℃)
＝2. 52×104 J＝·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、×107 J ×108 J %
16、（1）、（）；（2）；（3）、