中学考试热效率计算专题
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热效率计算专题
效率计算主要分为三类:一、功和热量的效率问题
二、热量和电能的效率问题
三、功和电能的效率问题
计算效率的一般步骤:1.首先确定是什么能量转化为其他能量
2.找到题目中的有用能量和总能量
3.带入计算
知道效率计算有用能量或者总能量:1.确定能量转移的方向
2.找到本题中的有用能量和总能量分别是什么能量
3.公式变形求解
效率计算的通用式:η=有用的能量(或有用功)
总能量(或总功)
×100%
例一、热量效率计算
(14)34.(2014年市)水壶里装有2kg、20℃的水,用天然气炉具将其加热至沸腾,已知天然气的热值为
,大气压强为1标准大气压,。求:
⑴烧开这壶水,水需要吸收多少热量?
⑵若烧开这壶水消耗的天然气是,则天然气炉具的效率是多少?
答案:⑴⑵40%
1.(14)26.某团队在海拔3000多米高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时,共消耗了5kg的干木柴,已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),干木柴的热值为1.2×107J/kg)。求:
(1)干木柴完全燃烧放出的热量。?
(2)水吸收的热量。
(3)铁锅烧水的的效率。
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软,为什么?
答案:解:(1)干木柴完全燃烧放出的热量:Q放=qm= 1.2×107×5=6×107(J)
水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103×2×10-3 =2(kg)
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×2×(85-10)=6.3×105(J)
(3)铁锅烧水的的效率:η=Q吸/Q放=6.3×105(J)/6×107(J)=1.05%
(4)因为沸点随气压的减小而降低,高山上气压小,所以水沸点降低,铁锅里的水尽管沸腾了,但是温度比较低,马铃薯还是煮不软。
2.(14聊城)26.(6分)煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机.某县在冬季利用地热能为用户取暖.县有一口自喷状态地热井,出水温度为90℃,出水流量为150m3/h.
(1)求每小时流出的地热水温度降低到50℃,所放出的热量.
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,则利用上述地热能供
暖一小时可以节约多少天然气?
=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4×107J/m3)
(ρ
水
答案:解:(1)已知出水流量为150m3/h,
由ρ=得:水的质量m=ρV=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg,
水放出的热量Q=cm△t=4.2×l03J/(kg•℃)×1.5×l05kg×(90℃﹣50℃)=2.52×1010J.
(2)由η=得:
天然气需要放出的热量Q
===2.8×1010J,
放
=Vq得:天然气的体积V===700m3.
由Q
放
答:(1)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J.
(2)利用上述地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气.
例二、热量和电能效率
(14)21.市南召县回龙抽水蓄能电站,是我省第一座抽水蓄能电站。在深夜用电低谷,它用电网过剩的电能把山下水库的水抽到山顶水库,白天用电高峰时放水发电,补充电网电能不足,为缓解我省电网的调峰压力做出了贡献。
(1)蓄能电站放水发电时,_______能转化为_______能。
(2)该蓄能电站的发电总功率为110MW,采用220kV高压进行输电,求高压输电线中的电流。
(3)该蓄能电站每天可发电5小时,如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供,需要消耗多少煤?(煤的热值q = 3. 0×I07J/kg)
1.(14)23、三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉,它的年平均发电量约为8.5×1010kW.h,相当于一座年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的发电量.
(1)标准煤的热值为2.9×107J/kg,完全燃烧5×l010kg标准煤能放出多少热量;
(2)以三峡水力发电代替同等的火力发电,每年会少排CO2气体1.2×1011kg,这些气体的体积是多少m3(通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3);
(3)根据本题中的数据,计算火力发电的效率.
答案:1.45*1018J 1.2X1011kg 6*101021.1%
2.(14)24.(6分)燃气灶烧水时,把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了0.02m3天
然气(假设天然气完全燃烧).已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值为8.4×l07J/m3.求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水时的效率.
答案:
例三、功和热量效率(重点题型)
1.(14)26.(9分)夏天,公园的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪,它底盘刀具的动力靠汽油机提供.修剪机总重为200N,四个轮子与地面的接触面积为20cm2,修剪机正常工作时,刀具每秒钟通过的距离为23m,匀速运动时受到的平均阻力为20N,在一次修剪过程中,所用时间为5000s,=4.6×107J/kg),求:
耗油0.2kg(q
汽油
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压强;
(2)修剪机克服阻力做功的功率;
(3)汽油机的效率.
解:(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压强:
p====1×105Pa;
(2)修剪机匀速行驶的速度:
v===23m/s,
修剪机克服阻力做功的功率:
P=fv=20N×23m/s=460W;
=f=20N;
(3)修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻力,即F
牵引力
由v=可得,修剪机5000s行驶的路程:
s′=vt′=23m/s×5000s=115000m;
则修剪机5000s做的功:
W=F牵引力s′=20N×115000m=2.3×106J;
0.2kg汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J;
汽油机的效率: