压轴题03 热学
1．煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机。某县在冬季利用地热能为用户取暖，当地有一口自喷状态的地热井，出水温度为90℃ ，出水流量为150 m3/h。求：
(1)求每小时流出的水的质量是多少kg？
(2)地热水温度降低到50℃ ，所放出的热量；
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，那么利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？[已知ρ水=1. 0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q为4×103J/ m3]
【答案】(1) 1.5×l05kg；(2)2.52×1010J；(3)700m3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)每小时流出水的体积
V=150 m3/h×1h=150m3
每小时流出水的质量
m=ρ水V=1.0×l03kg/m3×150m3=1.5×l05kg
(2)水放出的热量
Q水放=c水mΔt=4.2×l03J/(kg·℃)×1.5×l05kg×(90℃-50℃)=2.52×1010J
(3)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，则
Q有用=Q水放=2.52×1010J
天然气需要放出的热量
Q放=
=2.8×1010J
天然气的体积
V=
=700m3
答：(1)每小时流出的水是1.5×l05kg；
(2)每小时流出的地热水温度降低到50℃所放出的热量为2.52×1010J；
(3)利用上述地热能供暖一小时可以节约700m3的天然气。
2．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S0cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L0mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P0kPa，飞轮1s转动N0周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦与机器散热），1h消耗汽油V0L（汽油密度为ρ0kg/m3汽油热值为q0J/kg），求：
（1）汽油机的功率；
（2）汽油机的效率。
【答案】（1）
；（2）
【解析】
【详解】
（1）由
得，一次做功为：
；
飞轮转动两周做一次功，则不计摩擦与机器散热时，汽油机的功率为：
；
（2）1h所消耗汽油释放的热量为：
；
汽油机的效率为；
。
3．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L．满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V．已知汽油的密度为ρ，汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计摩擦损失．求满负荷工作时：
（1）这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力
（2）这种汽油机做功的功率．
（3）这种汽油机把内能转化为机械能的效率．
