热力学综合计算题一、计算题1.利用燃烧酒精给水加热，使质量为2kg的水温度升高30℃．c水=4.2×103J/（kg•℃），q酒精=3.0×107J/kg。
（1）求水吸收的热量是多少J？（2）若完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧多少kg的酒精？2.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（2）该汽油机的效率。
3.下表是同悦小轿车的一些技术参数。
其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大。
空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比。
汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J.当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，1min内高温高压的燃气推动活塞做功3000次。
请你计算发动机在最大功率工作时（1）1min内做的有用功。
（2）做功一次消耗汽油的质量。
（3）发动机的效率。
4.图示是李华家新装的天然气热水器，其铭牌如表所示。
国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率值不低于88%。
李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），他家所用的花洒出水量为6kg/min，洗澡用时15min，洗澡前后查看燃气表上显示的余气量分别为165.5m3和165.3m3。
已知进入热水器的冷水温度为5℃[水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3]，求：（1）求消耗的天然气完全燃烧放出的热量；（2）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标；（3）该款热水器的额定产热水能力是指每分钟最多让12kg的水升高25℃。
当水的初温和出水量与李华测试时相同，求从热水器中流出的水能达到的最高温度。
型号JSQ25-HT1 pro气源天然气额定产热水能力12kg/min（Δt=25℃）能效等级2级净重量38千克外形尺寸700×400×337mm容积40L以下5.如图是我国自主研发的水陆两栖飞机“鲲龙-600”，它可以承担大型灭火、水上救援等任务。
若该两栖飞机以10m/s的速度匀速直线飞行60s，消耗航空燃油50kg，发动机的效率为40%，已知q燃油=4.2×107J/kg。
求：（1）它在此过程中飞行的路程。
（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（3）飞机发动机的功率。
6.某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。
汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。
且行驶过程中消耗了10kg燃油（假设燃油完全燃烧）。
若燃油的热值q=4×107J/kg，求：（1）燃油燃烧放出的热量；（2）汽车的热机效率。
7.目前，我国新能源汽车呈现多元化发展，在新能源汽车发展过程中，甲醇燃料因成本低、资源丰富等优点逐渐受到关注，在新能源汽车上得到应用，如图是某甲醇汽车行驶时的场景，如表是一些汽车燃料的热值，求：燃料热值燃料热值汽油 4.6×107J/kg压缩天然气 3.6×107J/kg柴油 4.3×107J/kg甲醇2×107J/kg（1）甲醇汽车行驶过程中，燃料箱内甲醇越来越少，甲醇的热值______（选填“变小”、“不变”或“变大”）（2）若利用甲醇进行加热，0.21kg的甲醇燃料完全燃烧可以让50kg、初温为20℃的水最多升高到多少℃（不计热量损失）？（3）若该款甲醇汽车发动机效率为25%，某次行驶中该汽车以10kW的功率匀速直线行驶，消耗了10kg甲醇，求该甲醇汽车能够行驶多长时间？8.中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。
如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。
火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1第1代第2代第3代第4代燃料氧气和汽油混合偏二甲肼煤油液态氢氧化剂四氧化二氮液态氧液态氧表2燃料热值燃料热值汽油 4.6×107J/kg煤油 4.6×107J/kg柴油 4.3×107J/kg氢 1.4×108J/kg（1）使用氢作为燃料的主要优点是：______ 和______ 。
（2）某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为1标准大气压]（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。
某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。
9.小明家买了新车，厂家提供的部分参数如下表。
周末爸爸带着全家开车到海边游玩，车上的速度表如图所示，在高速公路上仪表盘显示百公里平均油耗12.5L。
品牌：一汽——红旗整车型号：FA6500发动机输出功率：#kW乘坐人数：5人推荐使用燃油92#油整车质量（kg）：1875水箱容积（L）：10制造年月：2021年10月[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1.0×103kg/m3，92#汽油热值为4.5×107J/kg、密度为0.8×103kg/m3]。
求：（1）在冷却发动机过程中，水的温度升高50℃，求水吸收的热量是多少？（2）若匀速行驶1h，轿车发动机的效率是20%，则发动机的输出功率是多少W？10.如图所示为小排量汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶了36km，消耗汽油3kg。
若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kw，汽油的热值为4.6×107J/kg。
则关于上述的行驶过程，求：（1）所用时间是多少？（2）汽油完全燃烧放出的热量？（3）该汽车发动机的效率？11.油电混合动力汽车是新型节能汽车。
这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力的同时，也给动力蓄电池组充电。
已知某型号混合动力汽车所用的蓄电池能够储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h，此时所受阻力f大小为900N，蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机共消耗燃油2.5kg。
（q油=4.6×107J/kg）则：（1）该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出多少热量？（2）该汽车行驶中牵引力做了多少功？（3）该汽车内燃机的效率是多大？12.液化石油气的热值高达4.6×107J/（kg•℃），一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉，热值仅为2.9×107J/（kg•℃）的二甲醚混合装入瓶内销售给客户。
某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138kg的水装入高效炉灶，用此燃气加热，使锅炉内的水从10℃升高到50℃消耗了0.84kg的燃气。
已知此锅炉的加热效率为75%，c水=4.2×103J（kg•℃），求：（1）瓶内石油液化气的热值是多少？（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？13.今年“五一”期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧）。
（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？（2）汽车行驶230km牵引力做了多少功？（3）汽车全程消耗汽油多少千克？14.“环境小组”的同学在研究性活动中对小明家新装燃气热水器（如图甲）耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。
计算机显示出热水器中水的温度随时间变化的图像如图乙所示。
[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值约为4×107J/m3]求：名称：燃气热水器能耗等级热效率容量/L适应水压/MPa适用：天然气Ⅱ75%100.02-0.8（1）加热4min，水吸收的热量为多少？（2）加热4min，消耗了多少m3的天然气？15.2018年10月24日，港珠澳大桥正式建成通车，港珠澳大桥被誉为现代七大奇迹之一，其中长约5600m的沉管隧道通过引桥与人工岛路面相连，单侧引桥长1000m，竖直高度为40m，简化图如图所示。
重5×104N的汽车以汽油为燃料，在水平路面上匀速行驶时汽车所受阻力为自身重力的0.05倍。
从引桥最低端开始汽车功率增大到90kW并保持该恒定功率不变匀速行驶，耗时40s到达人工岛路面。
已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值为q=4.6×107J/kg。
求：（1）汽车通过引桥的过程中，牵引力做的功为多大？（2）汽车从引桥底端行驶到人工岛上，需要消耗多少kg的汽油？（保留两位小数）（3）该引桥可以看做______（填一种机械的名称），这种机械的好处是省力。
该汽车在引桥上匀速直线向上行驶时，所受阻力的大小？16.如图所示，某新型SUV汽车在一平直公路上进行驾驶测试，以某一速度做匀速直线运动。
在这段行驶中汽车共消耗汽油10L，发动机的效率为30%，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg•℃），求：（1）10L汽油完全燃烧放出的热量；（2）若发动机用于做有用功的那部分能量全部被水吸收，可使质量为250kg、初温20℃的水温度升高到多少摄氏度？（气压为1个标准大气压）（3）请你说出一种提高热机效率的方法。
17.随着国民经济的发展，汽车已成为我们熟悉的交通工具。
据有关资料显示，天然气汽车和汽油车相比较尾气中的有害气体排放明显减少90%CO，24%CO2，90%SO2，39%NO2，无粉尘排放，因此天然气被称为绿色能源，其他性能指标的比较：热机效率热值价格天然气发动机η1=45%q1=2.3×107J/m3 4.5元/m3汽油发动机η2=30%q2=4.6×107J/kg9.0元/kg 根据上表提供的信息，通过计算说明：某型号汽油发动机汽车在车型测试中，以某一速度在平直路面上耗时0.125h匀速行驶10km，消耗汽油2L。