有关热机功率、效率示的计算(1)

离
力
耗能
纯电动 汽车
内燃机 汽车
电能 100km 汽油 100km
600N 600N
7
6 107J
7.2X10 J
83.3%
7
6107J 3X10J 20%
(1)通过计算，在表格内填写汽车牵引力做 的有用功级内燃机汽车的效率。
（2）根据题目信息，说出这种电动汽车 节能、环保主要体现在哪几个方面。
Q mq 40kg 4107J / kg 1.6109J
发动机的效率为：
=W
Q
100%

6.4 108J 1.6 109J

40%
3.某型号的载重车在一段平直的高速公路上 行驶10.08Km,所用时间是8min,消耗燃 油 3L.(假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这 段时间内的效率为40%。若燃油的密度是
P=Fv=3000NX21m/s=6.3x 104W
4.一小汽车以72km/h的速度在水平路面上 匀速行驶81km,消耗汽油7.5L，若发动机的 输出功率为23kW.求在这段路程中:
(
10 =0.72 3kg
汽油
/
m3,
q 汽油

4.6 107J
/
kg)
(1)现代社会热机的大量使用，排放的废气 会给环境带来污染，人们正在设法减少这 种污染，试举一例：_______________. (2)7.5L汽油完全燃烧放出的热量。 （3）小汽车所受的摩擦力。 （4）小汽车车发动机的效率。
(3v得 tt
f

F
牵=
P v

23000W 20m / s
1150N
（4）汽车所做的功：
W F 牵S 1150N 8.1104m 9.315107J
发动机的效率为：

=
W
Q放
100%=
9.315107J 2.484 108J
有关热机功率、效率的计算(1)
（一）热机效率的概念、公式
1.定义：热机用来做有用功的能量与所用燃 料完全燃烧释放的热量之比叫热机 效率。
热机机械效率的定义式：
η=W/Q×100% W指的是热机使机器做的有用功; Q指的是燃料完全燃烧所放出的热量。
因为功的单位是J，和热量的单位一样，所以： η=W 有 / W 总 也可以是 η= W 有 / W 总
解：（1）减小私家车的使用。
（2）汽油的体积：
V=7.5 103m3
由密度公式
= m 可得，汽油的质量
V
m V 0.72103kg / m37.5103m3 5.4kg
7.5L汽油完全燃烧放出的热量：
Q mq 5.4kg 4.6107J / kg 2.484108J
解：（1）F PS 9.0105Pa30104m2 2700N （2）W FL 2700N 50103m 135J
③飞轮lmin转动1800周，则1S转动30周,做功15次。
故每秒做功 w总 =15×135J=2025J
w P总 = 总 / t=2025J/1s=2025W
0.8x 103 Kg/ m3 热值是3.15107J / kg
求：
（1）汽车行驶的速度. （2）汽车行驶过程的牵引力. （3）这段时间汽车发动机的功率.
解：(1).汽车行驶的速度是： V=S/t=10080m/480s=21m/s (2)燃油的质量为： m V 10 m 0.8103kg / m3 3 -3 3 2.4kg
燃油完全燃烧放出的热量为：
Q=mq =2.4kg 3.15107J / kg 7.56107J
汽车行驶过程中做的功为：
W Q 40%7.56107J 3.024107J
牵引力为：
F
W S

3.024 107J 10.08 103m
3000N
(3)汽车的功率为：
解（1）①：汽车牵引力做的有用功等于 牵引力和汽车前进的乘积.则：
v 60km / h 50 m / s 3
由功率公式得： P W FS Fv
tt
F

P v

3104w
50 m / s
1800N
3
发动机的有用功为：
W

Q
Q =
有
总
mq

25%
20kg
4.7107J
/
kg
=2.3108J
由功的公式可得：
10 S W
1.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2 ，一 个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工 作时做功冲程燃气的平均压强为9.0× 105 Pa,飞轮 lmin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．
2.某推土机工作一段时间消耗柴油50L,此过
程中推土机做的功为 6.4108J ，求发动机
的效率？
(已知柴油的密度为0.8103kg / m3,热值为4.0107J / kg)
解：柴油的质量为：m V 0.8103kg / m350103m3 40kg
柴油完全燃烧放出的热量为：
热机效率小于1的主要原因：
1.废气带走大量的热量. 2.热机部件间的摩擦大，克服摩擦做功消 耗掉一部分能量. 3.散热损失掉一部分能量.
提高效率的方法:
1.尽量使燃料充分燃烧，
2.合理设计传动部件，添加润滑油减小机械部 件间的摩擦.
3..减小各种热损失（废气、冷水带走的热量） .
4.合理设计热机结构，使燃料利用率提高.
F
2.3 8J


1800N
1.28105m
练一练
6.2010年上海世博会使用了一种纯电动节能环 保车。这种车使用电池作动力源，行驶起来比 燃油车的响声小得多，同时也不会排放气体。 下表是一款纯电动汽车与同型号内燃机汽车对 比的测量数据（测试过程可视为匀速直线运 动）。
车型
能源 测试距 牵引 有用功 百公里 效率
100%

37.5%
练一练 5.一辆装有30千瓦发动机的汽车，效率是 25%，若汽车以60km/h的速度前进，它所 带的汽油还有20kg,那么它还能行驶多少路 程？
(汽油的热值是4.6107J / kg)
10 解：q 4.6 7J / kg p 3104W, m 20kg, 25%