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1、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，能正确解决效率问题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、发电厂等为背景考查效率的计算, 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，主要分为机械效率和热 机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用能量部分 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）、交通工具（如汽车、电动车）、 发电厂（垃圾发电厂等）为背景进行考查：问题
2、分析能力、信息提取能力和公式 规律应用能力等。解决效率问题，关键是通过分析题目，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，最后利用公式有 x 100% 总n = q或 n = W. 100%计算效率。有 x100%总有用能量：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：Q有-x 100% n =Q（1） 热水壶烧总水效率问题：Q =CmAt；有（2）汽车发动机效率问题：W =FS或W二Pt；有有总能量：一般为Q =mq总例题讲解例1 （热水器烧水效率问题）天然气灶烧水，燃烧0.5m3的
3、天然气，使100kg的水从20C升高到70C。已知水的比热容为c=4 .2X103/ （kgC），天然气的热值为q=7.0X107j/m3。求：（1） 5m3天然气完全燃烧放出的热量Q 放;水吸收的热量Q 吸;燃 气灶的效率n。解析：(1) Q 二Vq=0.5m3X 7.0X107 J/m3=3.5X107 J放(2) Q =Cmt=4.2X103/ (kgC)X 100kgX (70C20C)J=2.1 X吸107 J(3) Q =Q Q =Q有 吸总 放n = Q 有 xlOO% = 吸 xlOO% = 2.1 x 107 x 100% =60%QQ3.5 x 107总放总结：这类题关键是
4、找出有用的能量为水吸收的热量：Q =CmAt,总能量有为燃料完全燃烧放出的热量：Q =mq或太阳辐射的能量 v总例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3.0X103N，消耗燃油1.5X 10-3m3 （假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度p=0.8X103kg/m3,热值q =4X 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二f=3.0X103 N,牵则牵引力做的功 W=FS=3.0X103NX5.6X103 m=1
5、.68X 107 J(2)消耗的燃油质量为:m=p V= 0.8X103kg/m3X1.5X10-3m3=1.2 kg则 Q =mq=1.2kgX4X 107/kg=4.8X 10? J放放x100%1.68 x1074.8 x107x 100% =35%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訂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一一秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20C的水温
6、度升高 到80Co （秆浆煤的热值为2.4X107J/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 =Cmt=4.2X103J/(kgC) X50kg X (80C吸-20C) J=1.26X 107 J(2)Q1.26 x107依题意有，Q吸=0放X30%=mq x 30% m = 吸 =kg = 1.75kg及 放30%=mqX30%qx30% 2.4x107 x30%【针对练习】B1.用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20C升高到100C时，共耗去酒 精 40g。求：（1）水吸收的热量；（
7、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. 0X107J/kg ）C2. 一辆重为5X104N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4.6X10J/ 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。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 50C，所吸收的热量是多少？柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2X107J的能量，发送 机输出的功率是8.5X104W，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. 0X107J/kg）能放出多少热量?若这些 热量的30%被水吸收，则能使30kg 20C的水温升高到多少？
