人教版九年级物理全一册-14.2--热机效率-计算题型

100%Q Q ⨯有总

W 100%Q ⨯有

总

100%

Q Q ⨯

有

总

热量和热机效率的计算

【学习目标】1.理解热机效率的主要题型及规律， 2.理清解题思路。

【学习重点】利用规律、公式解决效率问题。 【学习难点】有热机效率参与的力学综合问题。

【考点及考试要求】常以现代家用电器、机车、的计算，主要以综合计算题形式出现。 【学习过程】 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，率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，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）动车）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

Q 有=Cm △t ；

（2）汽车发动机效率问题：W 有=FS 或W 有总能量：一般为Q 总=mq.

例题讲解

例1（热水器烧水效率问题）

天然气灶烧水，燃烧0.5m 3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/m 3。求：

（1）0.5m 3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=0.5m 3

×7.0×107

J/m 3

=3.5×107

J （2）Q

吸

=Cm △t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg ×

(70℃-20℃)J=2.1×107 J

(3) Q 有=Q 吸 Q 总=Q 放

η=100%Q Q ⨯有总

=100%Q Q ⨯吸放=7

7

2.110100%

3.510⨯⨯⨯=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 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 1.5×10－3m 3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m 3，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=3.0×103 N ，

则牵引力做的功W=FS=3.0×103N ×5.6×103 m=1.68×107 J （2）消耗的燃油质量为：m=ρV= 0.8×103kg/m 3×1.5×10－3m 3=1.2 kg 则Q 放=mq=1.2kg ×4×107J/kg=4.8×107 J

η=100%W

Q ⨯放

=77

1.6810100%4.810⨯⨯⨯=35%

2 / 2

7

7

1.2610 1.7530%

2.41030%Q m kg kg q ⨯===⨯⨯⨯吸

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. 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=1.26×107 J

（2）依题意有，Q 吸=Q 放×30%=mq ×30%

则 【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）炉子的效率。（已知酒精的热值q=3．0×107

J ／kg ）

C2．一辆重为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。

C3、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？

B4．完全燃烧140 g 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30kg 20℃的水温升高到多少?