2022-2023學(xué)年九年級(jí)物理重難點(diǎn)微課（人教版）：第6講 熱機(jī)效率的計(jì)算

九年級(jí)物理重難點(diǎn)微講座第6講熱機(jī)效率的計(jì)算【知識(shí)講解】一、熱機(jī)效率1.定義：熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比，叫做熱機(jī)效率。2.公式：η=W有用Q3.變形公式：W有用=W總η；W總=W有用4.一般來(lái)說(shuō)，若果是熱機(jī)牽引物體運(yùn)動(dòng)時(shí)做功，則W有用=Fs或者W有用=fs，即牽引力做功或克服阻力做功。W總=mq（當(dāng)q的單位為J/kg時(shí)）,或者W總=vq（當(dāng)q的單位為J/m3時(shí)）。5.由于燃料完全燃燒放出的熱量不能全部轉(zhuǎn)化為有用的能量，所以熱機(jī)效率總小于100%。二、熱傳遞時(shí)的效率計(jì)算1.公式：η=Q吸2.變形公式：Q吸=Q放η；Q放=Q吸3.Q吸=cmΔt=cm（t末溫—t初溫）；Q放=cmΔt=cm（t初溫—t末溫）。【例題分析】【例題】表一是燃?xì)鉄崴髡９ぷ鲿r(shí)顯示的部分參數(shù)。已知水的初溫為20℃，c水=4.2×103J/（kg?℃），求：表一表二燃?xì)鉄崴骷礋崾诫姛崴髟O(shè)定溫度50℃額定功率7000W氣量1.0m3/h額定電壓220V水量50L/min額定頻率50Hz（1）燃?xì)鉄崴髡９ぷ?0min流出的熱水的質(zhì)量；（2）燃?xì)鉄崴髡９ぷ?0min流出的熱水所吸收的熱量；（3）觀察到學(xué)校用的是即熱式電熱水器，銘牌如表二所示。若要得（2）問(wèn)中熱水所吸收的熱量，該即熱式電熱水器需正常工作16min40s，則該即熱式電熱水器的加熱效率為多少？【分析】熱機(jī)效率計(jì)算公式：η=W有Q放×100%。一般用W有用Q放=mq或Q放=Vq（當(dāng)q的單位為J/m3時(shí)）計(jì)算Q放?！窘馕觥浚?）燃?xì)鉄崴髡９ぷ?0min流出的熱水的質(zhì)量：V水=5.0L/min×10min=5×10-2m3，水的質(zhì)量為：m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×5×10-2m3=50kg。（2）燃?xì)鉄崴髡９ぷ?0min流出的熱水所吸收的熱量:Q放=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×50kg×（50℃-20℃）=6.3×106J。（3）時(shí)間為：t=16min40s=1000s。即熱式電熱水器消耗的電能：W=Pt=7000W×1000s=7×106J,即熱式電熱水的效率為：η=Q吸W×100%=答：(1)水的質(zhì)量為50kg；(2)熱水吸收的熱量為6.3×106J；(3)熱水器加熱效率為90%?！敬鸢浮浚?）50kg（2）6.3×106J（3）90%【實(shí)踐應(yīng)用】1.0.5kg油完全燃燒后放出熱量的42%QUOTE42%被質(zhì)量為100kg、初溫為25℃QUOTE25℃的水吸收，可使水溫升高到______℃。[q油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/（kg.℃）QUOTE[q油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg?℃)]

2.用液化氣灶把1.5kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為J。若上述過(guò)程中完全燃燒0.021kg液化氣且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為3.中國(guó)首次火星探索任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器的成功發(fā)射，是我國(guó)綜合國(guó)力和創(chuàng)新能力提升的重要標(biāo)志。如圖所示是某火箭發(fā)射時(shí)的場(chǎng)景，目前運(yùn)載火箭一般使用液態(tài)氫作為燃料、液態(tài)氧作為助燃劑。火箭燃料的發(fā)展如表1所示，表2是一些燃料的熱值。表1第1代第2代第3代第4代燃料氧氣和汽油混合偏二甲胼煤油液態(tài)氫氧化劑四氧化二氮液態(tài)氧液態(tài)氧表2燃料熱值燃料熱值汽油煤油柴油氫（1）使用氫作為燃料的主要優(yōu)點(diǎn)是：______和______；（2）某火箭發(fā)射時(shí)攜帶了液態(tài)氫燃料，這些燃料完全燃燒最多能將多少千克初溫為的水加熱至沸騰？[，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓]（3）氫能源車的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)將液態(tài)氫轉(zhuǎn)化為氫氣在氣缸中燃燒。某次測(cè)試中，一輛氫能源車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，求該發(fā)動(dòng)機(jī)的效率?！緟⒖即鸢浮?.【答案】43

【解析】完全燃燒0.5kgQUOTE0.5kg汽油放出的熱量42%QUOTE42%被吸收，Q放=m油q油=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J；根據(jù)Q吸=42%Q放=42%×2.3×107J=9.66×106JQUOTEQ吸=42%Q放=42%cm△t可得：水升高到的溫度為：η=Q吸c(diǎn)m=42%×Q放c水m=9.66×102.【答案】5.04×1054×107【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；（2）由題意可知：Q吸＝Q放×60%＝m液化氣q×60%，液化氣的熱值：q=Q吸m氣×60%=5.04×10【答案】（1）熱值大無(wú)污染（2）1.25×107（3）45％【解析】（1）氫作為燃料的主要優(yōu)點(diǎn)熱值大、無(wú)污染。質(zhì)量相同的燃料，熱值大的燃燒后釋放出更多的熱量。氫燃燒后的產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。（2）氫燃燒后釋放的熱量：Q放=mq=3×104kg×1.4×108J/kg=4.2×1012J。水吸收的熱量：Q吸=Q放=4.2×1012J。由Q吸=cmΔt可得，水的質(zhì)量：m=Q吸c(diǎn)Δt=4.2×10