4.如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识？
答案：1.(4分)该发动机的效率最高为：
(4分)
：得 
。请回答下列问题：
①
③
(2分)
(2分)
(3分)
。
④ 
⑤
(3分)
。2．水蒸汽的能量转化为电能的效率
η＝P用/P总＝P电/(P机+P散)×100%
P机＝560×106W/0.8＝700×106W
所以
(02第十二届)六、(10分)学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水60 kg，水箱玻璃盖的面积为0.84 m2。从手册中查得，地球上与太阳光线垂直的表面接收的太阳辐射能为7.56×104J/(min•m2)；这类水箱吸收太阳能的效率约为50%；散热损失约为20%。假设使用中能够及时调整水箱朝向，使阳光总能垂直射入玻璃盖，计算4小时后箱中的水升高的温度。水的比热容为4.2 × 103 J/(kg·℃)。
答案：24°C
(02第十二届复)二、(12分)洗浴用的电热水器的电功率是1.2 kW，热水器内筒的直径是30cm，高是50cm。如果加热过程中的热量散失率为10%， 则把水从20 ℃加热到70 ℃需要多长时间？
答案：1．9h
解析：水的质量 m=Vρ=πr2hρ
水升温吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=cπr2hρ(t-t0)
电热器放出的热量 Q放=PT Q有=PTη
∵Q吸=Q有
∴cπr2hρ=(t-t0)=PTη
加热的时间 T=114min=1．9h
(04第十四届)七、(16分)下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数。表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时，1h内燃料燃烧产生的热量。
|
产品名称 |
燃气快速热水器 |
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产品型号 |
JSY5-C |
JSR5-C |
JST5-C |
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适用燃气 |
液化石油气 |
人工煤气 |
天然气 |
|
额定燃气压力 |
2800－3000Pa 280－300mmH2O |
800-1000Pa 80-100 mmH2O |
2000-2500Pa 200-250 mmH2O |
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额定热负荷 |
37MJ/h |
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额定燃气耗量 |
0.368×102m3/h |
1.964×102m3/h |
1.04×102m3/h |
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热效率 |
＞80% |
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适用水压 |
0.04－1.0MPa(0.4－10kgf/cm2) |
||
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热水产率 |
温升25℃ |
5l/min |
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温升40℃ |
3l/min |
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|
温升55℃ |
2l/min |
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接口尺寸 |
燃气入口 |
G1/2″ |
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冷水入口 |
G1/2″ |
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热水入口 |
G1/2″ |
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外形尺寸 |
406mm(高)×293mm(宽)×230mm(厚) |
||
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重量 |
6.2kg |
(1)分别计算燃烧1m3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量。
(2)根据表中数值和你已有的知识，讨论“额定燃气压力”一行中，“mmH2O”的含义。
(3)王保成同学说，“热水产率”一栏中，5、3、2后面的好像是数字“1”但是在“/min”的前面又好像丢掉了什么。请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
(4)“热效率”一栏给的是参考值，“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两个情况下热效率不同的原因。
答案：(1)液化石油气
=1.0×106J/m3 (1分)
人工煤气
=0.19×106J/m3 (1分)
天然气
=0.36×106J/m3 (1分)
(2)这一行既然是表示压力(指压强)，而且在每格里，上面一行的量的单位都是压强单位Pa，所以mmH2O很可能是压强的另一种单位。H2O是水的分子式，mm是毫米的单位，联想到有时用1mm高的汞柱产生的压强作为压强单位，mmH2O会不会是1mm高的水柱产生的压强？可以试一试。
1mm水柱产生的压强是
p=gh=1×103×10×1×10-3Pa＝10Pa (1分)
而“额定燃气压力“一行中以mmH2O为单位的量的数值与以Pa为单位的量的数值的确相差10倍。所以，mmH2O是个压强单位，大小等于1mm高的水柱产生的压强，即1mmH2O=10Pa。 (1分)
(3)以温升40℃为例，根据表中其他参数计算热水产率。我们希望能够以此判断“l”的含义。设每分钟产热水的质量为m，水在1min内吸收的热量可以表示为
Qi＝cm(t2－t1)…………………………………………① (1分)
另一方面，根据表中所给的参量，热效率按80%计算时，水在1min内吸收的热量为
Qi＝=4.93×105J…………………② (1分)
由①、②两式解出
m＝=2.9kg≈3kg (2分)
由此判断，“3”和“/min”之间的符号如果代表质量，它的意义应该是“kg”。考虑到1kg的水的体积是1L，所以这个符号一定是字母“l”(小写的L)，而不是数字“1”。因此，正确的数值和单位是3L/min。分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。 (2分)
(4)由关系式 Qi＝cm(t2－t1)
可知，温升25℃时每分钟吸收的热量是
Qi＝4.2×103×5×25J＝5.25×105J (1分)
燃气每分钟产生的热量是
＝6.17×105J
热效率 η＝=85% (2分)
同理可得，温升55℃时
热效率 ＝75% (1分)
温升较高时热量散失多，所以热效率较低。 (1分)
(04第十四届复)三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅节省能源，而且很方便，李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间内单位面积上所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几？李明和张华哥那一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几？你在得出这个结论时做了什么假设？假设的根据是什么？
(2)请你帮助他们设计实验方案，并写出实验步骤。
(3)请你对这个实验方案的可行性作出评价。
答案：该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题，以下内容可以作为基本依据．
(1)假设玻璃板对光的吸收可以忽略．其根据是薄玻璃板十分透明(实际上玻璃对红外线不很透明，而红外线的热效应是比较强的，这点可不作为对学生要求)．通过李明和张华的实验结果可以推测，每块玻璃板反射的太阳光只有入射光能量的一半，这就是说，入射玻璃板的太阳光有一半被玻璃板反射了．所以，透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的50%．
(2)实验方案：若实验过程中总能使太阳光垂直入射，且晒水箱内部涂黑，可以认为射入晒水箱的太阳光不再被反射出去，晒水箱吸热效率为50%．另外，晒水箱周围有保温层，可以认为没有热量散失．若晒水箱吸收的热量完全用来使水的温度升高，测出保温箱中一定质量的水在一定时间里，其内能增加了多少，并测量出太阳光垂直照射物体表面的面积，就可以计算出太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的太阳光照射的能量是多少．
实验步骤如下：
①向晒水箱中倒入质量为m的清水．并用温度计测量此时水的温度t0。
②用刻度尺测量晒水箱盖的面积S。将晒水箱开口朝向垂直阳光的方向，盖好玻璃板开始计时．经过t时间后(如3h)，再测量水的温度t温。
③经过t时间后(如3h)，再测量水的温度t温。
④太阳光对地球表面辐射的强度是cm(t温－t )/(tS×50%)
(3)从实际问题的要求来看，该问题是要进行估测，因此其中有许多东西就必须进行合理地简约．如，“假设玻璃板对光的吸收可以忽略”“若实验过程中总能使太阳垂直入射”“没有热量散失”等假设都是允许的，而且是应该的．但是上述这种简约，必须会对估测结果带来一定的影响．此外，还有某些因素未给予考虑，如实验过程中天气的变化所引起的环境温度的变化等，因而，估测结果与真实值之间会有相当大的偏差是不可回避的．但就其取平均效果来说是可行的．
(05第十五届复)三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。
CWNG系列三种锅炉主要技术参数
|
型号 |
CWNG 0.7-80/60-AII |
CWNG 1.05-80/60-AII |
CWNG 1.4-80/60-AII |
|
功率/MW |
( ) |
1.05 |
1.4 |
|
容水量/t |
3 |
3.5 |
4 |
耗煤量 |
145 |
( ) |
290 |
外型尺寸 |
2.7×1.5×2 |
3.0×1.5×2.9 |
3.0×1.9×2.9 |
|
烟囱尺寸/mm |
Ф300×15000 |
Ф350×15000 |
Ф400×15 000 |
|
热效率/% |
75 |
75 |
75 |
|
出水温度/℃ |
80 |
80 |
80 |
|
回水温度 |
60 |
60 |
60 |
|
总重量/t |
5 |
7.5 |
9 |
|
运行压力 |
常压 |
常压 |
常压 |
供暖面积 |
6000 |
( ) |
12000 |
循环水量 |
( ) |
45 |
60 |
已知水的比热容为
·℃，假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：