第四节 热机效率和环境保护
知识点1 热值及相关计算
1热值是燃料的一种特性。关于燃料的热值,以下说法正确的是 ( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关
B.燃料燃烧越充分,其热值越大
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料燃烧放出的热量越多,热值越大
2人类的发展史同时也是利用燃料的历史,干木柴、煤的放热本领不同,是因为它们的 (选填“热值”“热量”或“温度”)不同,若完全燃烧0.15 m3的天然气,可放出 J的热量(天然气热值q=3.0×107 J/m3)。
知识点2 热机效率及相关计算
3从18世纪60年代开始,热机一直为人类服务至今。伴随着热机的广泛应用,人类对热机的改造也越来越重视。下列措施中,能实现并且可以提高热机效率的是( )
A.尽量增大热机自身的热损耗
B.尽量使燃料充分燃烧
C.尽量长时间重复使用同一台热机
D.通过技术改进,使热机的效率提高到100%
4(2024·芜湖期中)某燃气热水器将20 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了0.21 m3的煤气。则这个过程中水吸收的热量是 J,该燃气热水器烧水的效率是 。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为 4.0×107 J/m3]
5(2024·汕头期中)某中学为学生供应开水,用焦炭作为燃料,焦炭燃烧过程,将 能转化为内能。已知焦炭的热值是3×107 J/kg,现完全燃烧了4.2 kg的焦炭,放出的热量为 J,设该热量全部被水吸收,能将 kg的水从20 ℃加热到100 ℃。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
6(2024·青岛期中)某学习小组的同学想研究酒精灯烧水时的热效率,他们用酒精灯给100 g的水加热,经过一段时间测得水温升高了40 ℃,酒精灯的热效率为17.5%。酒精的热值为3×107 J/kg。求:
(1)此过程中水吸收的热量;
(2)酒精完全燃烧放出的热量;
(3)酒精灯消耗了多少酒精。
知识点3 环境保护
72023年12月9日,全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭朱雀二号发射成功。该火箭采用甲烷作为燃料,从环保的角度分析它的优点是 。
【练易错】
易错点 对热机效率的分析
8全球首款效率突破50%的商用柴油机在我国发布,内燃机发展出现历史性新突破,关于内燃机下列说法正确的是 ( )
A.内燃机的效率越低,则表示内燃机做功越慢
B.内燃机做的功越多,其效率就越高
C.可通过减少各部件间的摩擦提高内燃机的效率
D.随着技术的进步,内燃机的效率能到达100%
9(2024·邢台期中)如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比,下列说法正确的是 ( )
A.甲汽油机效率较大
B.乙汽油机效率较小
C.乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多
D.两汽油机产生的有用机械能一样多
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物理实践活动中,同学们参观了最早的供暖系统使用的锅炉,其结构示意如图所示。请你从节能角度提出一条有效的措施: 。
并说明理由:
11(2024 鞍山期末)“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”览胜……展示着我国航天事业取得的举世瞩目的成就,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索宇宙的火箭一般使用液氢作为燃料,液氧作为助燃剂[氢的热值为1.4×108 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg ℃),气压为1标准大气压]。求:
(1)某火箭发射时携带60 t液氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量是多少
(2)若上述氢气放出的热量有10%被水吸收,能将2×106 kg、初温为10 ℃的水加热至多少℃
(3)一辆氢能源汽车在某次测试中,以70 kW的功率匀速行驶30 min,发动机的效率是45%,则需要消耗多少氢燃料
12
(2023·扬州中考改编)如图所示,在估测薯片热值的实验中,小军想:用薯片燃烧对水加热,薯片释放的热量就等于水吸收的热量,测量水的质量和升高的温度,即可计算出水吸收的热量,再测出薯片的质量就可计算薯片的热值。为此他设计了两种对水加热的方式:
方式一:薯片在烧杯中燃烧;
方式二:薯片在燃烧皿中燃烧。
(1)两种加热方式中合理的是 。
(2)根据实验方案,除图中的器材外,还需要的测量工具是 。
(3)在进行实验时,要让薯片充分燃烧,操作是 。
(4)根据以上实验方案,测出水的质量和薯片的质量,用以上选取的方式燃尽薯片,并测出水升高的温度,所测算出的薯片热值偏 ,原因是 。 第四节 热机效率和环境保护
知识点1 热值及相关计算
1热值是燃料的一种特性。关于燃料的热值,以下说法正确的是 (A)
A.燃料的热值与燃料的种类有关
B.燃料燃烧越充分,其热值越大
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料燃烧放出的热量越多,热值越大
2人类的发展史同时也是利用燃料的历史,干木柴、煤的放热本领不同,是因为它们的 热值 (选填“热值”“热量”或“温度”)不同,若完全燃烧0.15 m3的天然气,可放出 4.5×106 J的热量(天然气热值q=3.0×107 J/m3)。
知识点2 热机效率及相关计算
3从18世纪60年代开始,热机一直为人类服务至今。伴随着热机的广泛应用,人类对热机的改造也越来越重视。下列措施中,能实现并且可以提高热机效率的是(B)
A.尽量增大热机自身的热损耗
B.尽量使燃料充分燃烧
C.尽量长时间重复使用同一台热机
D.通过技术改进,使热机的效率提高到100%
4(2024·芜湖期中)某燃气热水器将20 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了0.21 m3的煤气。则这个过程中水吸收的热量是 4.2×106 J,该燃气热水器烧水的效率是 50% 。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为 4.0×107 J/m3]
5(2024·汕头期中)某中学为学生供应开水,用焦炭作为燃料,焦炭燃烧过程,将 化学 能转化为内能。已知焦炭的热值是3×107 J/kg,现完全燃烧了4.2 kg的焦炭,放出的热量为 1.26×108 J,设该热量全部被水吸收,能将 375 kg的水从20 ℃加热到100 ℃。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
6(2024·青岛期中)某学习小组的同学想研究酒精灯烧水时的热效率,他们用酒精灯给100 g的水加热,经过一段时间测得水温升高了40 ℃,酒精灯的热效率为17.5%。酒精的热值为3×107 J/kg。求:
(1)此过程中水吸收的热量;
解:(1)水吸收的热量为
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×40 ℃=1.68×104 J。
(2)酒精完全燃烧放出的热量;
解: (2)由η=×100%可知,酒精完全燃烧放出的热量为Q放===9.6×104 J。
(3)酒精灯消耗了多少酒精。
解: (3)由Q放=mq可知,酒精灯消耗的酒精质量为m酒精===3.2×10-3 kg。
知识点3 环境保护
72023年12月9日,全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭朱雀二号发射成功。该火箭采用甲烷作为燃料,从环保的角度分析它的优点是 污染小 。
【练易错】
易错点 对热机效率的分析
8全球首款效率突破50%的商用柴油机在我国发布,内燃机发展出现历史性新突破,关于内燃机下列说法正确的是 (C)
A.内燃机的效率越低,则表示内燃机做功越慢
B.内燃机做的功越多,其效率就越高
C.可通过减少各部件间的摩擦提高内燃机的效率
D.随着技术的进步,内燃机的效率能到达100%
9(2024·邢台期中)如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比,下列说法正确的是 (D)
A.甲汽油机效率较大
B.乙汽油机效率较小
C.乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多
D.两汽油机产生的有用机械能一样多
10
物理实践活动中,同学们参观了最早的供暖系统使用的锅炉,其结构示意如图所示。请你从节能角度提出一条有效的措施: 在锅炉外装隔热材料 。
并说明理由: 降低热量的损失,提高能量的利用率
11(2024 鞍山期末)“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”览胜……展示着我国航天事业取得的举世瞩目的成就,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索宇宙的火箭一般使用液氢作为燃料,液氧作为助燃剂[氢的热值为1.4×108 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg ℃),气压为1标准大气压]。求:
(1)某火箭发射时携带60 t液氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量是多少
解:(1)液氢燃料完全燃烧放出的热量为Q放=m氢q氢=60×103 kg×1.4×
108 J/kg=8.4×1012 J;
(2)若上述氢气放出的热量有10%被水吸收,能将2×106 kg、初温为10 ℃的水加热至多少℃
解: (2)水吸收的热量Q吸=ηQ放=10%×8.4×1012 J=8.4×1011 J,水升高的温度Δt===100 ℃,水的末温t=t0+Δt=100 ℃+10 ℃=110 ℃>100 ℃,
在标准大气压下,水在100 ℃沸腾,吸热温度不再升高,所以水被加热到了100 ℃;
(3)一辆氢能源汽车在某次测试中,以70 kW的功率匀速行驶30 min,发动机的效率是45%,则需要消耗多少氢燃料
解: (3)一辆氢能源汽车以70 kW的功率匀速行驶30 min,发动机做的机械功为:
W=Pt=70×103 W×30×60 s=1.26×108 J,氢燃料完全燃烧放出的热量为:
Q放'===2.8×108 J,
故氢燃料的质量为:
m氢'===2 kg。
12
(2023·扬州中考改编)如图所示,在估测薯片热值的实验中,小军想:用薯片燃烧对水加热,薯片释放的热量就等于水吸收的热量,测量水的质量和升高的温度,即可计算出水吸收的热量,再测出薯片的质量就可计算薯片的热值。为此他设计了两种对水加热的方式:
方式一:薯片在烧杯中燃烧;
方式二:薯片在燃烧皿中燃烧。
(1)两种加热方式中合理的是 方式二 。
(2)根据实验方案,除图中的器材外,还需要的测量工具是 托盘天平 。
(3)在进行实验时,要让薯片充分燃烧,操作是 把薯片碾碎 。
(4)根据以上实验方案,测出水的质量和薯片的质量,用以上选取的方式燃尽薯片,并测出水升高的温度,所测算出的薯片热值偏 小 ,原因是 薯片不能完全燃烧,且水不能将薯片燃烧的热量全部吸收 。
