热机效率计算题(专题)

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资源描述

1例1(热水器烧水效率问题)1.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。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?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?2练习:1.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)2.一辆重为5×104N的汽车,在平直公路上以72km/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。3.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1.2×107J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?34.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?5.一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min,消耗的汽油为1.2Kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2x103N,汽油的热值q=4.6x107J/Kg。问:(1)汽车在这段时间内消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少?(2)这段时间内汽车牵引力做功是多少?(3)发动机的效率是多少4强化:1.有一型号的单缸四冲程柴油机,其部分技术数据如下表:缸数行程(㎜)缸径(㎜)转速(r/min)平均压强(Pa)14003003605×105求这种柴油机的功率2.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30㎝2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50㎜,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强是9.0×105Pa,飞轮1min转动1800周,当汽机满负荷工作(不计摩擦),求:(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力;(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功;(3)汽油机的功率。3.某国产165型单缸四冲程汽油机直径为65㎜,活塞冲程长55㎜,满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.58×105Pa,飞轮转速为1500r/min(不计摩擦损失)。如果满负荷工作时每分钟消耗15g汽油,这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(汽油的热值为4.6×107J/Kg)?54.某单杠四冲程汽油机气缸的活塞面积是120㎝2,做功冲程中活塞移动的距离是30㎝,气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J/㎏,每次做功耗油0.2g,气体一次膨胀对活塞做功是多少?若每次做功过程中90%的汽油完全燃烧,则每次汽油燃烧放出的热量是多少焦尔?5.一辆60kW的载重汽车,保持功率不变在平直的公路上行驶,受到的阻力是4.5×103N,发动机每小时消耗汽油20L。问(1)发动机的效率是多少?(2),如果油箱内还有汽油50L,那么,还能行驶多远?(ρ汽油=0.8×103㎏/m3,q汽油=4.6×107J/㎏)6.为了应对日益短缺的石油危机,世界各国正加紧新能源汽车的研制和生产。我国自主研发的“东光牌”油电混合动力汽车(具备内燃机、电动机两种动力装置),每种动力装置的额定功率都是50kW,充电一次可储存电能100kW·h,(1).若该车只由电动机提供动力,每次充电后,可正常工作多少小时?(2).目前车用乙醇汽油的热值约为4.0×107J/㎏,汽车行驶消耗一次充电的电能,相当于节约多少千克汽油?(3)如果该车动力装置的机械效率为75%,它正常工作1min所做的有用功是多少?67.2010年春,黄山市部分地区发生严重旱灾,我校师生饮水困难,抗旱突击队在离学校6000m远处探测到有地下水源,经努力挖掘,在离地面10m深处挖到水。突击队用柴油机带动抽水机,将水抽上来,用汽车运往学校,整套抽水设备的效率是10%。(q柴油=4.3×107J/㎏,g取10N/㎏)(1).汽车从水源处将水运到学校用时10min,问:汽车的平均速度是多少?(2).抽水机将质量为20t的水抽到地面所做的有用功是多少?消耗多少千克柴油?练习:1.国产165型单缸四冲程汽油机直径为65mm,活塞冲程长55mm,满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.58×105Pa。飞轮转速1500r∕min(不计摩擦损失)。如果满负荷工作时每分钟消耗15g汽油,这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(汽油的热值为4.6×107J∕kg)2.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30㎝2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50㎜,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa,飞轮1min转动1800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。(3)汽油机的功率。73.经验表明,自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达到50%;从太阳能手册中查到,在地球表面,晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103焦∕(米2·秒)。如果晒水箱内的水大约有40kg,晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2.计算要使水温上升30℃,需要多少时间?4.王老师家离学校约为9㎞,为了便于上、下班,他购买了一辆轻便摩托车,所用燃料为93#汽油。有关参数如表所示,其中汽油的热值为4.5×107J。如果王老师骑车的平均速度为36㎞∕h,请计算他从家到学校(不计能量损失):(1).大约需要的时间。;(2).摩托车需要消耗的汽油质量。(3).所需的油费。轻便摩托车93#汽油燃料汽油密度0.7×103kg∕m3油箱容积7L热值4.5×107J功率6kw价格4.7元∕L5.到黄山风景区有一段盘山公路。以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以36㎞∕h的速度匀速行驶,经过15min从山脚到山顶。汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103N。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%,汽油的热值q=4.6×107J∕㎏。(1)汽车上山时牵引力的功率多大?(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少汽油?

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