2014年中考复习系列之热效率计算专题(附录答案)

2014年中考复习系列之热效率计算专题

一、可能涉及到的相关知识点

（1）已知密度体积求质量表达式m=ρV，其中液体的体积通常以升（L）为单位，1L=1×10-3m3

（2）物质吸热放热的公式

A、物体吸热或者对外做功的公式Q吸=cm△t ，W=pt（发动机运转），W=Fs(牵引力做功)

B、固体液体燃料放热公式Q放=mq

C、气体燃料放热公式Q放=Vq ，注意气体燃料的单位，1L=1×10-3m3

D、电器放热公式Q放=Pt 若电器正常工作，则Q放=P额t 若电器非正常工作，Q放=P实t

（3）热效率的计算公式η=Q吸÷Q放或η=W利用÷Q放（被利用的能量在释放的总能量中的占比）其中机车发动机W利用=Pt=Fs，推导P=Fv （P为发动机功率）（发动机的做功冲程提供牵引力，对外做功）二、大体分析思路

（1）热效率是能量转化问题，须先找出有用能量和总能量分别所对应的物理量

（2）总能量大概分为几类：

A、煤炭烧水Q放=mq ，

B、电器烧水Q放=Pt ，

C、机车问题Q放=mq（烧油）

D、太阳能烧水Q放=P0st(P0为单位面积的功率)

（3）有用能量Q吸=cm△t 机车发动机W利用=Pt=Fs

（4）关注能量转化的过程中是否有热量损失，若没有Q放=Q吸，η=100%。若有η小于100%，Q放η=Q吸

【一讲一练】

完全吸收(不计热量损失)

例1、柳州鑫能生物发电项目是广西第一个新型环保清洁和可再生能源生物发电示范项目，以热值为l.2 x107 J/

㎏的秸杆作燃料。完全燃烧__________㎏的秸杆得到8.4×107的热量；若这些热量全部被水吸收，可使_____㎏的水从30℃上升到70℃。[水的比热容为4.2×103 J/(㎏·℃)]

变式训练1、汽油的热值是4.6×107J/ kg，完全燃烧210g汽油能放出J的热量；若这些热量全部被水吸收，可使kg 水，从20℃升高到43℃（水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃) ）。

不完全吸收(有热量损失)

基础类型一、求效率

例2．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%

变式训练2．某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg

煤气。已知煤气的热值q＝4.2×107J/kg，水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃）。求：⑴50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；⑵完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；⑶煤气灶烧水的效率。

例3、在绵阳很多较偏远的农村还没有用上天然气，使用的是瓶装的液化气，每瓶中装入液化气的质量为20kg，

液化气的热值取4.2×107J/kg，每瓶液化气全部燃烧放出的热量是J，若放出的热量有50%被利用，可把kg的水从20℃加热到100℃．（C水=4.2×103J/kg．℃）

基本类型三、求水的温度

例4．现有0.1kg的无烟煤（热值为3.4×10 7J/kg）在炉中燃烧，放出的热量是J，若要给10kg的30℃的水加热，这些煤放出的热量只有42%被水吸收，这些水吸热后的温度是℃。(C水=4.2×103J/（kg.℃）

变式训练4．天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107J／m3。，完全燃烧0.05m3天然气可以放出J

的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

基础类型四、求燃料质量

例5、某同学家新安装了一台容积为500L的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温有原来的

20℃升高到40℃。则在这4h内水吸收的热量是多少？若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？（C水＝4.2×103J/(kg·℃)；q焦炭＝3.0×107J/kg）

变式训练5-1．每到夏收季节，乡村大量农作物秸秆在田间被随意燃烧，这不仅造成资源浪费、污染环境，而且极容易引发火灾和交通事故等。为解决这一问题，现已研究出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆桨煤。若燃烧秆桨煤使100kg的水温度从30℃升高到100℃。则水需要吸收热量是J；若秆桨煤燃烧释放的热量有25%被水吸收，则需完全燃烧kg的秆桨煤。（秆桨煤的热值为2.4×107J/kg，C水=4.2×103J/kg·℃）

变式训练5-2．随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究

竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大气压；c水＝4.2×103J／(kg·℃)］

（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？

（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？

例6．液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为

2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg·℃），问：

（1）瓶内燃气的热值是多少？

（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？

太阳能热水器

例7．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）

变式训练7-1、上海世博会的主题是“城市，让生活更美好”．为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用

于现代生活．下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息：

太阳照射时间／h 太阳能转换为水的内能的效率热水器最大水容量／L

10 50％100

水升高的温度／℃水的比热容／[J·(kg·℃)－1] 水的密度／(kg·m－3)

60 4．2×1031．0×103

请根据上表信息，通过计算回答问题．（注：1L=10－3m3）

(1)热水器中水的质量为kg；

(2)热水器中的水需吸收的热量为J；

(3)热水器平均1h所接收的太阳能约为J．

变式训练7-2．2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保

技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题。

如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W。如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，那么：

（1）一箱水需要吸收的热量是多少？

（2）热水器上集热器的面积至少要多大？［水的比热容是：4.2×103J/(kg·℃)］

变式训练7-3、太阳能热水器有经济、安全、卫生、环保、节能等优点。如图为市面上的一种太阳能热水器的示意图，该热水器的集热器的有效采光面积为3m2，设太阳能热水器的效率为30%，热水器每平方米面积在每秒钟内接收太阳辐射能量为1.4×l03J，即P0=1.4×103J/(m2·s)。求：该热水器在8h内能使200L水的温度升高多少℃？[水的比热容C=4.2×l03J/(kg·℃)]

电器加热专题

例8．某同学家有一台电热水器，部分铭牌如下，根据铭牌所提供的信息，求：

（1）热水器储满水时所装水的质量是多少？

（2）热水器正常工作时电流有多大？

（3）储满水的热水器要使水温从17℃升高到50℃，热水器的效率是90%，热水器正常工作需要多长时间？

变式训练8-1小雨同学家买了一台新的某品牌电磁炉，她想测一下这台电磁炉的实际功率，做了如下研究：用

它把2kg温度为25℃的水，加热到75℃，用时5min．求：

（1）加热过程中，水吸收的热量是多少？

（2）如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是多少？

（3）测试完成后，小雨观察到此电磁炉的铭牌标有“220V 2200W”字样，发现这与第（2）问中算出的数据不符，请分析原因．（写出一种情况即可）

变式训练8-2．某微电脑电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点，下表是该电热水壶的铭牌．

（1）如图所示，小电动机将l.2kg的水从桶中提升了0.5m，电动机对水做的功至少是多少？

（2）为了泡绿茶要将水从25℃加热到85℃，则1.2kg的水需吸收热量是多少？

（3）若加热题（2）中的水需用时315s，电热水壶加热效率为96%，则它的实际工作电压是多少？

变式训练8-3．电压力锅集高压锅和电饭锅于一体，既安全又节能，“美的”牌某型号电压力锅铭牌如下表所示．其

工作原理如图所示，A为密闭锅体，R1、R2分别是主加热器和保温加热器，L是用来指示电压力锅保温状态的发光二极管（电阻忽略不计），S1为电源开关．闭合开关S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内水温达到105℃时，锅体向下移动，压力开关S2与触点a断开，与b点接通，电路通过R2对电压力锅保温．求：

(1)电压力锅正常加热工作时，通过加热电阻R1的电流是多大？

(2)电压力锅进入保温状态时，家庭电路电压发生变化降为198V，此时保温电阻R2消耗的实际电功率是多大？

(3)用该电压力锅对2kg、20℃的水正常加热到69.5℃，电压力锅加热的时间是多少？已知消耗的电能有90%被用来给水加热．

汽车效率

例9、汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。

在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题。

（汽油热值为4.6×107J／kg，汽油密度为0.7×103kg／m３）

(1)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水在冷却系统中温度升高50℃，所吸收的热量是多少？

(2)10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？若发动机输出的功率是6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到1％）