第2节热机效率一、选择题1.（13彬州）我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢是有CA．较小的密度B．较大的比热容C．较高的热值D．较低的沸点2.（13广州）某机器的能量流向图如图1所示，据此推测该机器可能是AA．热机B．电动机C．发电机D．电热水器3.（13德州）下列有关热和能的说法中正确的是C A．物体内能增大，一定从外界吸收热量． B．汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能 C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈 D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多．4.（12漳州）烧开同样一壶水，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的AA．热值B．比热容C．内能D．热量5.（11孝感）一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精DA．比热容减半B．热值减半C．密度减半D．质量减半6.（10兰州）关于燃料的热值，以下说法中正确的是AA．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小7.(10娄底)近几年煤炭价格较高，少数不法商贩将煤矸石、破碎石掺在优质煤中高价销售，客户为不上当，最恰当的方法是检测煤的CA．温度B．质量C．热值D．比热容8.（09山东临沂）．2022年4月15日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道。“长征三号丙”运载火箭采用液态氢做为火箭的燃料，原因是液态氢具有CA．较大的比热容B．较低的沸点C．较大的热值D．较高的凝固点二、填空题1.（13广东） 在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是冲程。如图所示汽油机正在进行的是冲程已知汽油的热值为4.6×107J/kg ，则完全燃烧100g汽油放出的热量为J 。压缩做功4.6×1062.（13达州）被誉为“气都”的达州,天然气储量丰富，天然气是（选填“可再生”“不可再生”）能源.小明同学需要在标准大气压下烧开初温为20℃、质量为3kg的一壶水，如天燃气完全燃烧放出热量的80%被水吸收，则要完全燃烧m3的天然气.[天然气的热值取3.0×107J／m3，C水=4.2×103J/（kg·℃）]不可再生0.0423.(13南充)某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×1078\nJ/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量设该热觉有25%被水吸收，能将kg的水从25℃加热到100℃。[已知C水=4.2×107J/（kg·℃）]。12.6×107J1004.（13江苏盐城）用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为J，煤气完全燃烧放出的热量为J，煤气灶烧水的效率为%。4.2×1058.4×105505.（13烟台）在常温常压下，完全燃烧___________酒精放出的热量可以使1Okg水的温度升高5O℃．（假设酒精燃烧放出的热量完全被水吸收，酒精热值为3.OxlO7J/kg）0.07Kg6.（12大理）可燃冰是一种神秘的冰晶体，它具有热值大、储量好、能直接点燃等特点，目前我国正在研究它的开发利用。它的热值约1.4×1010J/m3，则2m3的可燃冰完全燃烧后放出的热量为J，可燃冰属于能源（填：”常规”或”新”）。2.8×1010新7.（12安顺）一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为。1.2×107J/kg1.2×107J/kg8.（12揭阳）热气球充气时气囊不断膨胀，受到的空气浮力（填“变大”、“变小”或“不变”）。一次充气过程中消耗了2kg热值为4.4×107J/kg的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量为J。变大8.8×107J9.（11新疆）新疆冬季房屋内多靠“暖气”取暖。“暖气”中用水做输运能量的物质，是因为水的_______大；改用煤气做燃料来给水加热，是因为煤气的____________高，且清洁污染小。比热容热值10.（11芜湖）国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能源——天然气。天然气燃烧时，可以将________能转化为内能。已知天然气的热值为4×107J/m3,则每输送100m3的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了_____________J的能量。化学4×10911.（11宁夏）质量相同的两种燃料，密度大的，体积_______；它们完全燃烧，热值大的，放出的热量_________。小多12.（11沈阳）16．天然气是一种清洁燃料，沈阳市部分公交车和出租车开始使用天然气来代替柴抽或汽油。天然气是________(填“可再生”或“不可再生”)能源，它燃烧时释放的内能转化为汽车的________能。已知天然气的热值为7×107J/m3，某汽车消耗2L天然气所释放的热量为________J(假设天然气完全燃烧)。不可再生机械（动）1.4×10813.（11德州）王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的不同；若现将1．5kg初温为20℃的水烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为J。已知水的比热容为4．2×103J/(kg·℃)。热值5.04×10514.（11宜宾）养成低碳生活好习惯正在兴起。据有关研究表明，在保证生活需要的前提下，每人每年少买一件不必要的衣服，可节约1．5kg的标准煤(相应减排二氧化碳6.4kg)。若2.5kg标准煤完全燃烧，则可产生的热量是______J，而且煤是_______能源(选填“8\n可再生”或“不可再生”)。(煤的热值=3.0×l07J/kg)7.5×107不可再生15.（11清远）目前清远市很多家庭已用上天然气，天然气与煤气相比，其优点之一是天然气的热值（选填“较大”或“较小”），完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是J，天然气属于（选填“一次”或“二次”）能源．（q天然气=4×107J/m3）较大2×107一次16.（11宜昌）汽油的热值为4.6×107J/kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量是______J，剩余汽油的热值是______J/kg．4.6×1074.6×10717.（10潜江、天门、仙桃）天然气、煤气的热值和价格如表一所示，在相同条件下使用（选填“天然气”或“煤气”）更经济。小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为J。天然气；1.95×10918.(10南京)“低碳”是指较低的温室气体(二氧化碳为主)排放．核电站在运行过程中无温室气体排放，不会造成空气污染．我省田湾核电站是利用______能来发电的，现每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭．6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量是______J(煤炭的热值为2.9×107J／kg)．核1.74×101719．太阳能是一种清洁能源．某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为___________J，这些热量相当于完全燃烧__________m3的天然气放出的热量．[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J／(kg·℃)]6.3×1070.920.（10大理）我国古代人类利用“钻木取火”的方式获取火种，如图所示，钻木利用了方式方法增大物体的内能，现代社会人们利用清洁能源获得能量，完全燃烧0.3m3的天然气可以放出热量J。（天然气的热值为7.5×107J/m3）做功2.25×10721.(10遵义)在我国实施的“西气东输”工程中，两部地区的天然气被送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，以热学角度分析它突出的优点是；从环保角度分析它突出的优点是(天然气、煤的热值分别是1.14×108J／kg、3×107J／kg)。热值大(或完全燃烧相同质量的燃料放出的热量多)污染小(或无污染)22.（10玉林、防城港）市区的一些街道安装了太阳能路灯，灯杆顶端的太阳能电池板白天将太阳能转化为电能，给灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为能储存起来，夜晚蓄电池提供电能使路灯发光。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为3.0×107J，这与完全燃烧kg煤放出的热量相当(煤的热值是3.0×l07J/kg)。化学123.（09北京市）焦炭的热值是3´107J／kg，完全燃烧1kg的焦炭放出的热量为J。3´107（09十堰）十堰市在未来几年将用上天然气，若某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出的热量是________J，相当于_______kg柴薪完全燃烧放出的热量。（天然气的热值约为7.5×107J/m3，柴薪的热值约为1×107J／kg）3×10830三、实验题8\n1.（12无锡）为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧．（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．（2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cmΔt算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值．算出的酒精热值是否可靠，请说明理由.温度燃料加热前水温/℃①10g酒精②（1）①加热后的水温/℃②10g碎纸片（2）不可靠，酒精完全燃烧放出的热量不能全部被水吸收2.（12淮安）如图所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两同规格的烧杯装相等质量的水，取质量________（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较_________来确定酒精和碎纸片热值的大小。相等水温的变化（两温度计示数的变化情况）3.（11南京）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同．（1）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验；（2）水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)，它的物理含义是；（3）酒精的热值为3.0×107J／kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为J．（1）甲、乙甲、丙（2）lkg水温度升高(降低)1℃所吸收(放出)的热量为4.2×103J（3）3.0×1058\n4.（09包头）某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图8所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见右表）。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定的位置，再调整固定的位置（选填“A”或“B”）。（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的、。（3）通过表中记录本的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热传值较大的是。（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm（t-t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？，为什么？。（1）BA（2）质量水的初温（3）煤油（4）不可靠煤油和菜籽油不可能完全燃烧，且有热量损失（容器，石棉网铁圈等要吸热，水、容器等向周围环境散热，故无法准确计算燃料的热值）四、综合应用题1.（13苏州）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×103J/(kg．℃)](2)热水器5小时内接收到的太阳能E；(3)热水器的效率η；(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）(1)8.4×106J(2)2.1×107J(3)40%(4)0.2kg2.某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为200C，经8750s时间后上升到450C【C水=4.2×103)/(kg·℃)】。请计算：(1)、在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？(2)、垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？(1)1.05×107J(2)1200J3.（13兰州）已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]解：根据得：[根据公式得：8\n4.(13宜昌）“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107J/L，g=10N/kg)（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？解：（1）v=108km/h=30m/sF=f=0.08G=0.08mg=0.08×1375kg×10N/kg=1100N(2)5.（13南京）用燃气灶烧水时，把2.2kg初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了45g天然气（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为4.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。⑴天然气属于_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有_________的。⑵水的内能增加了_______J。⑶燃气灶烧水的效率为_______。解：（1）天然气是不可再生资源，在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，说明在能的转化和转移的过程中，能量转化和转移是有方向性；（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×（100℃-20℃）=7.392×105J，即水的内能增加了7.392×105J；（3）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=45×10-3m3×4.4×107J/kg=1.98×106J；燃气灶的效率：η=(Q吸/Q放)x100%=(7.392×105J/1.98×106J)x100%=37.3%故答案为：（1）不可再生；方向；（2）7.392×105；（3）37.3%．6.（13济宁）为了保障学生人身安全，目前已有一大批校车投入使用。如图17为实验中学专用校车，其质量为6.4t，每个轮子跟地面的接触面积为400cm2。这辆校车在某段平直公路上匀速行驶8km，用时10min，消耗柴油2L，受到阻力是1.8×103N。（柴油热值3.3×107J/kg，柴油的密度为0.85×103kg/m3，取g=10N/kg）求：（1）这段路程内发动机做功的功率。（2）这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。（3）校车对地面的压强。8\n7.(13哈尔滨)汽车给我们的生活提供了便利，某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km消耗了汽油2kg。(1)请计算2kg汽油完全燃烧，放出的热量．(q汽油＝4.6×107J/kg)(2)已知车以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率为12kW，求汽车受到的阻力．(3)查阅资料可知：汽油机效率最高约为40%;某型号电动机的额定电压为220V，额定电流为10A，正常工作1min所做有用功是1.056×105J，求这台电动机的效率．再具体说一说与汽油机相比电动机的优势．（结合题中信息和生活经验各写一条）8\n8.（11柳州）近期某地电价0.6元／度，液化石油气每罐(内装液化石油气15㎏)100元，木炭5元/㎏。液化石油气的热值为4.2×l07J／㎏，木炭的热值为3.4×107J／㎏。使用上述三种能源，理论上_____________最便宜。实际上各种能源使用的效率差别较大。这三种能源在家庭日常生活中哪种更经济呢?小明制定了探究计划。除上述三种能源外，所需物品如下：烧水锅(容积20L)、电炉(220V，1500W)、液化石油气炉、炭炉、温度计、停表、天平、电子秤。小明首先选择电能探究，他的探究设计如下。（1）把盛满水的烧水锅放在电炉上，用停表测量加热时间t，用公式________算出消耗的电能，再算出所需的电费M.（2）用温度计测量加热时间内水的温度变化Δt,计算的值。表示.请你在液化石油气和木炭中选择一种，帮助小明完成探究设计。（3）把盛水的烧水锅放在________________。（4）用温度计测量____________水的温度变化Δt。计算的值。（5）比较两种能源的的值。电（1）W=Pt（2）加热时使水温每升高1℃所消耗电能的电费值（3）液化气灶（或炭炉）上（4）加热一段时间后9.（10成都）2022年3月发布的《钢铁产业调整和振兴规划》提出，到2022年，我国钢铁行业节能减排要取得明显成效。重点大中型企业吨钢综合能耗不超过620千克标准煤，吨钢耗用新水量低于5吨，吨钢烟粉尘排放量低于l．0千克，吨钢二氧化碳排放量低于l．8千克，二次能源基本实现l00％回收利用，冶金渣近l00％综合利用，污染物排放浓度和排放总量双达标。已知水的密度ρ水=1.0×103kg／m3，标准煤的热值q=3．4×107J／kg。求：(1)5t水的体积。(2)620kg标准煤完全燃烧放出的热量。解：（1）由ρ=m/v得：V=m/ρ=5.0×103kg/(1.0×103kg／m3)=5m3(2)Q=mq=620kg×3.4×107J/kg=2.108×1010J8
