热机效率计算题 PPT

Q有用 Q放

FS
m燃 q
100
0 0
或者


Q有用 Q放

pt
m燃 q
100
0 0
（1）烧水效率： （2）交通发动机效率：
或
想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于 做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的 能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条 件的限制，这部分能量远远小于总能量，所 以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值 必然小于1，即热机效率小于100%。
Q放 m油q 2kg 4.3107 J / kg 8.6 107 J


W有 Q放
100
0
0

2.16107 J 8.6107 J
100
0
0

25 0 0
例题4、完全燃烧42g焦炭所放出的热量，若有50％ 被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高多少℃？ [q焦炭=3.0×107J/kg，此时外界为1标准大气压]
t 100℃- 30℃ 70℃
例题5、汽车匀速行驶100km，消油10L。汽油完 全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功， 所用汽油的热值为4.6×107 J/kg，密度为 0.7×103 kg/m3，求： (1)这些汽油完全燃烧放出的热量； (2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力
做一次功： W 0 F S路程 3.18 103 N 0.55m 100J
每分钟做功次 n 数 300： 0 1500 2
一分钟做有用总功：W 有 n W 0 1500W 0 750100J 1.5105 J
Q放 m油q 15103 kg 4.6 107 J / kg 6.9 105 J
故m=Q/q =W/ηq =1×108J/ （25％ ×4.6×107J/kg）
=8.7kg
解：Q放 m炭q 42103kg 3107 J / kg 1.26106 J
Q吸

Q放

1.26 106
J

50
0 0

6.3 105
J
t

Q吸
cm

6.3105 J 4.2 ×103 J/（ kg ℃）
2kg

75℃
t t0 t 30℃ 75℃105℃100℃
（3）η =
=
=60%
例9、汽车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？
解：（1）F牵=f=3.0×103 N， W=FS=3.0×103N×5.6×103 m=1.68×107 J
（2）m=ρ V= 0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2 kg Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107 J
η=
=
=35%
例10、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。
解：（1）：m V 0.7103kg/ m310103m3 7kg
Q放 m油q 7kg 4.6 107 J / kg 3.22 108 J
（2）：W
有

Q放

3.22 108
J

30
0 0

9.66 107
J
f
F
W有
S

9.66 107 J 100 103 m


W有 Q放
100
0
0

7.5 104 J 6.9 105 J
100 0 0

21.8
0 0
例题3、一辆汽车的发动机输出功率为6kw,每小时 耗柴油2kg,计算发动机的效率.（柴油的燃烧值为 4.3×107 J／kg）
解：W 有 Pt 6103 w 3600s 2.16107 J
提高热机的效率的途径？
（1）燃烧充分; （2）减少热量损失； （3）减少摩擦； （4）改进设计。
例题1、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？
若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，
小汽车发动机的效率为25％。 求：（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗 汽油的质量。
解：（1）小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s， t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。
（2）W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J （3）Q=mq，且Q=W/η，
热机效率的计算
总体思路：η
=
Q 有 100% Q总
（1）燃料烧水：Q有用 = Q吸 = Cm△t
Q总Q放 m燃 q
Q吸 Cm△t Q放 m燃 q
100 0 0
（2）太阳能烧水：

Q吸 Q放

Cm△t
p S t 辐射
面积
100
0
0
（3）机车发动机：Q有用 W 有用 FS Pt Q总 m燃料 q
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 。
解：（1）Q放=Vq=0.5m3×7.0×107 J/m3=3.5×107 J
（2）Q吸=Cm△t =4.2×103J/（kg•℃）×100kg×(70℃-20℃)J
=2.1×107 J
966N
例题6、一台效率为40%的柴油机，当输出66000J的 有用功时，消耗的柴油质量为多少kg？
解：Q总=
Q有 η
=
64600%00J=165000J
消耗的柴油量：m=
Q总 q
=
165000J 4.3×10 7J/kg
≈3.8×10 -3 kg
例题7、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．［无烟煤
为9.58×105 Pa，飞轮转速为3000 r/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）
解：F

P S面

Pπ
r2

Pπ ( d
2
)

9.58 ×105
Pa

3.14（ 0.065m）2
2
2
3.18103 N
•
= 2.04 ×108J
• (3）此锅炉的效率是多少？
•
η
=
Q吸 Ｑ放
6.3 ×107J 100% 30.8% 2.04 ×108J
例8、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
解：（1）Q吸=Cm△t =4.2×103J/（kg•℃）×50kg ×（80℃-20℃） =1.26×107 J
（2）m煤

Q放
q

Q吸
q

1.26×107 J 30% 2.4×107 J/kg

1.75kg
汽油机的构造
火花塞
气缸
进气门wenku.baidu.com活塞
排气门
例题2、四冲程汽油机直径为0.065m，活塞冲程长 0.55m，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强
• 的热值是3.4×107J/kg]．求：
• (1)锅炉内200 kg的水吸收的热量是多少？
•
Q吸 = cmΔt
•
= 4.2×103J/(kg.℃) ×200 kg ×[100℃-25℃] = 6.3×107J
• (2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
•
Ｑ放= mq = 3.4×107J/kg × 6kg