Question

20．天然氣是一種清潔燃料，目前不少城市公交車和出租車用天然氣來代替柴油和汽油．一輛使用天然氣為燃料的節(jié)能環(huán)保出租車以72km/h速度在水平路面上勻速行駛15min，受到的阻力是1.0×10³N，消耗天然氣0.8m³，天然氣的熱值q=7.5×10⁷J/m³，求：（假設天然氣完全燃燒）  
①0.8m³天然氣完全燃燒放出的熱量；
②出租車牽引力所做的功； 
③出租車熱機的效率．

Answer 1

分析 （1）根據燃料燃燒放出熱量公式Q=mq可計算天然氣完全燃燒釋放的熱量．
（2）功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，由P=Fv可以求出汽車牽引力的功率．
（3）求出有用功，利用效率公式求熱機的機械效率．

解答 解：（1）天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=qV=7.5×10⁷J/m³×0.8m³=6×10⁷J；
（2）出租車的速度v=72km/h=20m/s，
牽引力做功的功率：
P_有=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1.0×10³N×20m/s=2.0×10⁴W，
（3）出租車所做有用功：
W_有用=P_有t=2.0×10⁴W×15×60s=1.8×10⁷J；
出租車熱機的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{7}J}{6×1{0}^{7}J}$×100%=30%．
答：（1）天然氣完全燃燒放出的熱量是6×10⁷J；
（2）出租牽引力做功的功率是2.0×10⁴W；
（3）出租車熱機的效率是30%

點評 本題考查了功的計算、功率的計算、效率的計算，要求靈活選用公式，屬于較難題．