能量转化中的效率计算

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1、能量转化中的效率计算能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，山于设备本身的限制，不可能将种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2011年各地小考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较強，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。1.锅炉的效率例1.（2011鞍山）某中学为学生供应开水,用锅炉将200kg的水从25°C加热到100-C,燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2X103J/（kg・°C），无烟煤的热值是3.4X107J/kgo求：（1）锅炉内的水吸收的热量是多少？（2）无烟

2、煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）此锅炉的效率是多少？解析：试题以锅炉为载体，考査了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式&。要求锅炉的效率，需耍淸楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。答案：（1）=4.2xl0V<4g-Ox20（Mgx（lcC-2幻=6.3xlOV=6Agx3.4x1OyJ/4k=2.04x10*Jv=（3）锅炉的效率6.3x10*J2.O4X10PJm30.9M2.柴油抽水机的效率例2.（2011荆门）今年我省出现人而积干旱，造成农山缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情,很多地方采用柴油抽水

3、机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600n?的水,此柴油抽水机的效率为40%,柴汕的热值为4.5X10?J/kg,g取10N/kg,求:(1)此柴汕抽水机2h做了多少有川功？°C(2)此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油?(3)此柴汕抽水机的总功率为多少千瓦？解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能屋通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体,考査了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。(1)虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m：s的水一次性地在2h内缓慢抬升4.5m,这就是等效法

4、的应用。这样利用“二声计算出水的质量，再用宀力计算重力，然后用IF=Gfe就可以计算出冇用功。(2)要计算柴油的质杲，需要先计算柴油燃烧放出的热就。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错谋，就是利用柴油抽水机做的冇用功去乘以效率。避免错谋的方法是想淸楚柴油燃烧放出的热量是总的能量,总的能量要比有用的能量数值大o应该根据(3)柴油抽水机的总功率应该用总能暈除以时间计算，总能暈就是柴油燃烧放出的热量，时间是2h,要注意把单位化成秒。答案：(1)=IxIO^jtg/j^xlCOOto?xlOJ/Zitgx4.3w=7.2xl0Vw7=—（2）根据。，得

5、(3)=e=7-2xlOyJ40%=L8xlflPj1.8X10PJ<5xloVf*g1.太阳能的效率例3.（2011r东）阅读下面的短文，回答问题。太阳能热水器太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们口常生活的需要。它具冇安全、节能、环保等优点。如图1所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管纽成，双层玻璃管之间是真空。如图2所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。玻璃吸热管工作原

6、理如图所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更冇效地转化为热能，将管内的水加热。向光i侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较人而向下运动，形成冷热水循环，最终幣箱水都升為至一定的温度。玻璃吸热管具冇吸热保温作用。请回答以下问题:（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积増大、密度变小，所受到的浮力—重力。2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理由。■■（3）将质量为100kg的初温为20°C的水加热到60°C,求这些水需要吸收多少热量？［水的比热容是4.2X103J/（kg?C）］（4）某品牌太阳能热水器

7、集热器面积为£2卅，热效率为/?=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为/^1.4X10W（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4X10J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时？解析：太阳能热水器把太阳能转化成热能，把水从低温加热到高温。以此为背景，试题考查了浮力、热传递、热量、效率等知识。（1）通过阅读材料可知，玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积増人、密度变小而向上运动，这就是上浮，