第四节 热机效率和环境保护
考点一 热值的理解
1.(2021·福建模拟)下列关于热值的说法正确的是
(D)
A.燃料燃烧不完时热值变小
B.燃料的质量越大,热值越大
C.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
D.燃料的热值是燃料本身的一种特性,与其他因素无关
2.2020年9月27日,长征四号乙运载火箭在我国太原卫星发射中心,以一箭双星的方式,成功将环境减灾二号A、B星送入预定轨道。运载火箭采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有
(C)
A.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
考点二 热值的有关计算
3.(2021·宁德月考)一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106
J,这些能量相当于完全燃烧0.55
kg
的干木柴才能得到。则干木柴的热值为
1.2×107
J/kg,如果用掉一半后,干木柴的热值将 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。?
4.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200
kg燃料油,若燃料油的热值为4.2×107
J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为 8.4×109
J。?
5.(2021·三明期中)“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气,因其 热值 (选填“比热容”或“热值”)较大,被誉为未来的能源“明星”;完全燃烧0.1
m3天然气可放出
3.2×106
J的热量。(q天然气=3.2×107
J/m3)?
6.第七届世界军人运动会(7th
CISM
Military
World
Games),简称“武汉军运会”,运动会的火炬,名称为“和平荣光”,象征“和平、发展、友谊”。火炬内最多可装有250克丙烷燃料,完全燃烧燃料最多可放出 1.25×107 J热量。如这些热量由干木材来提供,需完全燃烧 1.25
kg干木材。(q丙烷=5×107
J/kg,q干木材=1×107
J/kg)?
考点三 热机效率
7.(2020·甘孜州中考)下列关于热值和热机效率的说法,正确的是
(B)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大
8.(2020·无锡中考)某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2
000
J,输出的动能为300
J,则输出的内能和声能共计 1
700
J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为 15% 。?
9.(2021·南平期中)一台单缸四冲程汽油机,将内能转化为机械能的是 做功 冲程;以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100
km,发动机牵引力所做的功为1.15×108
J,消耗汽油10
kg,小汽车发动机的效率为 25% 。(q汽油=4.6×107
J/kg)?
10.某中学为学生供应开水,用锅炉将100
kg的水从20
℃加热到100
℃,燃烧了3
kg的烟煤。[水的比热容是4.2×103
J/(kg·℃),烟煤的热值是2.9×107
J/kg,天然气的热值为3.5×107
J/m3]。求:
(1)锅炉内100
kg的水烧开吸收的热量是多少?
(2)3
kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦?
(3)此锅炉的效率是多少?(保留两位有效数字)
(4)如果燃烧天然气,放出的热量只有60%被水吸收,烧水需要多少立方米的天然气?
解:(1)水烧开吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×100
kg×(100
℃-20
℃)=3.36×107
J;
(2)3kg烟煤完全燃烧放出的热量:
Q放=q煤m煤=2.9×107
J/kg×3
kg=8.7×107
J;
(3)锅炉的效率是:η=×100%=×100%≈39%;
(4)由题知,Q吸=ηQ放=ηqV=3.36×107
J,
需要完全燃烧天然气的体积:V===1.6
m3。
11.如图是研究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置,下列有关这个实验的说法,不正确的是
(B)
A.该实验要控制水的质量相等
B.该实验要控制燃料加热时间相等
C.该实验燃料的质量要相等
D.该实验要让燃料完全燃烧
12.(2021·南平月考)已知汽车发动机的输出功率为75
kW,若该汽车行驶1
h消耗柴油16
kg,则该汽车发动机的热机效率η= 39.2% (q柴油=4.3×107
J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η=?×100% 。?
13.合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1
t分类后的垃圾能“榨”出140
kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107
J/kg。
(1)1
t垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧能释放多少热量?
(2)在一个标准大气压下,这些热量的30%被5×103
kg初温是30
℃的水吸收,则水温能升高多少摄氏度?[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
解:(1)1
t分类后的垃圾能“榨”出140
kg燃料油,则这些燃料油完全燃烧释放的热量:Q放=mq=140
kg×4.0×107
J/kg=5.6×109
J;
(2)由题意可得水吸收的热量:
Q吸=30%Q放=30%×5.6×109
J=1.68×109
J。
根据Q吸=cmΔt可得水升高的温度:
Δt===80
℃。
因为在标准大气压下水的沸点是100
℃,且30
℃+80
℃=110
℃
>100
℃,所以水的末温为100
℃。
则水实际升高的温度Δt'=100
℃-30
℃=70
℃。
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-第四节 热机效率和环境保护
考点一 热值的理解
1.(2021·福建模拟)下列关于热值的说法正确的是
(
)
A.燃料燃烧不完时热值变小
B.燃料的质量越大,热值越大
C.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
D.燃料的热值是燃料本身的一种特性,与其他因素无关
2.2020年9月27日,长征四号乙运载火箭在我国太原卫星发射中心,以一箭双星的方式,成功将环境减灾二号A、B星送入预定轨道。运载火箭采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有
(
)
A.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
考点二 热值的有关计算
3.(2021·宁德月考)一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106
J,这些能量相当于完全燃烧0.55
kg
的干木柴才能得到。则干木柴的热值为
J/kg,如果用掉一半后,干木柴的热值将
(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
4.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200
kg燃料油,若燃料油的热值为4.2×107
J/kg,则这些燃料油完全燃烧放出的热量为
J。?
5.(2021·三明期中)“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气,因其
(选填“比热容”或“热值”)较大,被誉为未来的能源“明星”;完全燃烧0.1
m3天然气可放出
J的热量。(q天然气=3.2×107
J/m3)?
6.第七届世界军人运动会(7th
CISM
Military
World
Games),简称“武汉军运会”,运动会的火炬,名称为“和平荣光”,象征“和平、发展、友谊”。火炬内最多可装有250克丙烷燃料,完全燃烧燃料最多可放出
J热量。如这些热量由干木材来提供,需完全燃烧
kg干木材。(q丙烷=5×107
J/kg,q干木材=1×107
J/kg)?
考点三 热机效率
7.(2020·甘孜州中考)下列关于热值和热机效率的说法,正确的是
(
)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大
8.(2020·无锡中考)某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2
000
J,输出的动能为300
J,则输出的内能和声能共计
J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为
。?
9.(2021·南平期中)一台单缸四冲程汽油机,将内能转化为机械能的是
冲程;以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100
km,发动机牵引力所做的功为1.15×108
J,消耗汽油10
kg,小汽车发动机的效率为
。(q汽油=4.6×107
J/kg)?
10.某中学为学生供应开水,用锅炉将100
kg的水从20
℃加热到100
℃,燃烧了3
kg的烟煤。[水的比热容是4.2×103
J/(kg·℃),烟煤的热值是2.9×107
J/kg,天然气的热值为3.5×107
J/m3]。求:
(1)锅炉内100
kg的水烧开吸收的热量是多少?
(2)3
kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦?
(3)此锅炉的效率是多少?(保留两位有效数字)
(4)如果燃烧天然气,放出的热量只有60%被水吸收,烧水需要多少立方米的天然气?
11.如图是研究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置,下列有关这个实验的说法,不正确的是
(
)
A.该实验要控制水的质量相等
B.该实验要控制燃料加热时间相等
C.该实验燃料的质量要相等
D.该实验要让燃料完全燃烧
12.(2021·南平月考)已知汽车发动机的输出功率为75
kW,若该汽车行驶1
h消耗柴油16
kg,则该汽车发动机的热机效率η=
(q柴油=4.3×107
J/kg,精确到0.1%);若用P输出表示发动机的输出功率,m0表示单位时间内消耗燃料的质量,q表示燃料的热值,则η=
。?
13.合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1
t分类后的垃圾能“榨”出140
kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107
J/kg。
(1)1
t垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧能释放多少热量?
(2)在一个标准大气压下,这些热量的30%被5×103
kg初温是30
℃的水吸收,则水温能升高多少摄氏度?[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]
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