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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)、
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