搜索
27. (8分)(2025·江苏徐州期中)阅读短文,回答问题。
C919
我国研制的大客机C919机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”,能很好地保温与吸收噪声,其单丝纤维直径只有$3\sim5\mu m$,$1m^{3}$的质量为5kg。
机舱内先进的“呼吸系统”,使飞机在气压只有$2.5×10^{4}Pa$左右的万米高空时,能将机外$-50^{\circ}C$以下的冷空气不断压缩,使送入舱内的空气温度达到$50^{\circ}C$以上,同时系统依靠传感器的自动控制,使舱内气压和温度达到舒适值。
该飞机有较大的翼载,翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值；机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高,所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。(下表是飞机的部分技术参数,燃油热值为$4.6×10^{7}J/kg$)
(1)C919在起飞的过程中,将燃料燃烧产生的内能转化为客机的____。
(2)机舱内先进的“呼吸系统”将机外$-50^{\circ}C$以下的冷空气不断压缩,使送入舱内的空气温度达到$50^{\circ}C$以上,这个过程中,是通过____的方式使空气的内能增大。
(3)若客机在平流层匀速飞行时,耗油1000kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量为____J。
(4)若客机以巡航速度匀速飞行1h共消耗2500kg燃油,当热效率为50%时,推进效率为____。
C919
我国研制的大客机C919机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”,能很好地保温与吸收噪声,其单丝纤维直径只有$3\sim5\mu m$,$1m^{3}$的质量为5kg。
机舱内先进的“呼吸系统”,使飞机在气压只有$2.5×10^{4}Pa$左右的万米高空时,能将机外$-50^{\circ}C$以下的冷空气不断压缩,使送入舱内的空气温度达到$50^{\circ}C$以上,同时系统依靠传感器的自动控制,使舱内气压和温度达到舒适值。
该飞机有较大的翼载,翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值；机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高,所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。(下表是飞机的部分技术参数,燃油热值为$4.6×10^{7}J/kg$)
(1)C919在起飞的过程中,将燃料燃烧产生的内能转化为客机的____。
(2)机舱内先进的“呼吸系统”将机外$-50^{\circ}C$以下的冷空气不断压缩,使送入舱内的空气温度达到$50^{\circ}C$以上,这个过程中,是通过____的方式使空气的内能增大。
(3)若客机在平流层匀速飞行时,耗油1000kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量为____J。
(4)若客机以巡航速度匀速飞行1h共消耗2500kg燃油,当热效率为50%时,推进效率为____。
答案：
(1) 机械能
(2) 做功
(3) $ 4.6 \times 10 ^ { 10 } $
(4) $ 57.6 \% $ 解析:
(1) 飞机飞行过程中消耗燃油,将燃料燃烧所释放的内能转化为飞机的机械能.
(2) “呼吸系统”压缩空气,即对空气做功,使空气的内能增大,温度升高,所以是通过做功的方式使空气的内能增大.
(3) 燃油完全燃烧放出的热量 $ Q _ { \text { 放 } } = m q = 1000 \mathrm { kg } \times 4.6 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } = 4.6 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $.
(4) 客机以巡航速度匀速飞行 1 h 共消耗 2 500 kg 燃油,当热效率为 $ 50 \% $时,客机获得的机械能 $ W _ { \text { 机械能 } } = \eta Q _ { \text { 放 } 1 } = \eta m ^ { \prime } q = 50 \% \times 2500 \mathrm { kg } \times 4.6 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } = 5.75 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $,发动机传递给飞机的推进功 $ W _ { \text { 推 } } = F s = F v t = 3.6 \times 10 ^ { 4 } \mathrm { N } \times 920 \times \frac { 1 } { 3.6 } \mathrm { m } / \mathrm { s } \times 3600 \mathrm { s } = 3.312 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $,推进效率 $ \eta ^ { \prime } = \frac { W _ { \text { 推 } } } { W _ { \text { 机械能 } } } \times 100 \% = \frac { 3.312 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } } { 5.75 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } } \times 100 \% = 57.6 \% $.
(1) 机械能
(2) 做功
(3) $ 4.6 \times 10 ^ { 10 } $
(4) $ 57.6 \% $ 解析:
(1) 飞机飞行过程中消耗燃油,将燃料燃烧所释放的内能转化为飞机的机械能.
(2) “呼吸系统”压缩空气,即对空气做功,使空气的内能增大,温度升高,所以是通过做功的方式使空气的内能增大.
(3) 燃油完全燃烧放出的热量 $ Q _ { \text { 放 } } = m q = 1000 \mathrm { kg } \times 4.6 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } = 4.6 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $.
(4) 客机以巡航速度匀速飞行 1 h 共消耗 2 500 kg 燃油,当热效率为 $ 50 \% $时,客机获得的机械能 $ W _ { \text { 机械能 } } = \eta Q _ { \text { 放 } 1 } = \eta m ^ { \prime } q = 50 \% \times 2500 \mathrm { kg } \times 4.6 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } = 5.75 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $,发动机传递给飞机的推进功 $ W _ { \text { 推 } } = F s = F v t = 3.6 \times 10 ^ { 4 } \mathrm { N } \times 920 \times \frac { 1 } { 3.6 } \mathrm { m } / \mathrm { s } \times 3600 \mathrm { s } = 3.312 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } $,推进效率 $ \eta ^ { \prime } = \frac { W _ { \text { 推 } } } { W _ { \text { 机械能 } } } \times 100 \% = \frac { 3.312 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } } { 5.75 \times 10 ^ { 10 } \mathrm { J } } \times 100 \% = 57.6 \% $.
28. 亮点原创(8分)燃气进村入户是推动城乡一体化、提高农村居民生活质量、助推乡村振兴的惠民工程。家住农村的小亮家新通了天然气,他想知道天然气的热值是多少,于是利用家中的燃气灶烧水来估算。小亮发现,用家中燃气灶将一壶质量为2.5kg、初温为$20^{\circ}C$的水加热至沸腾(标准大气压下),消耗天然气的质量为40g。已知该燃气灶烧水的效率约为50%,水的比热容为$4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$,求：
(1)该过程中水吸收的热量。
(2)天然气的热值。
(1)该过程中水吸收的热量。
(2)天然气的热值。
答案：
(1) $ 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } $
(2) $ 4.2 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $ 解析:
(1) 标准大气压下水沸腾时的温度为 $ 100 ^ { \circ } \mathrm { C } $,该过程中水吸收的热量 $ Q _ { \text { 吸 } } = c _ { \text { 水 } } m _ { \text { 水 } } \Delta t = 4.2 \times 10 ^ { 3 } \mathrm { J } / ( \mathrm { kg } \cdot ^ { \circ } \mathrm { C } ) \times 2.5 \mathrm { kg } \times ( 100 ^ { \circ } \mathrm { C } - 20 ^ { \circ } \mathrm { C } ) = 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } $.
(2) 燃气灶烧水的效率约为 $ 50 \% $,由 $ \eta = \frac { Q _ { \text { 吸 } } } { Q _ { \text { 放 } } } \times 100 \% $可得,天然气完全燃烧放出的热量约为 $ Q _ { \text { 放 } } = \frac { Q _ { \text { 吸 } } } { \eta } = \frac { 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } } { 50 \% } = 1.68 \times 10 ^ { 6 } \mathrm { J } $,由 $ Q _ { \text { 放 } } = m q $可得,天然气的热值约为 $ q = \frac { Q _ { \text { 放 } } } { m } = \frac { 1.68 \times 10 ^ { 6 } \mathrm { J } } { 40 \times 10 ^ { - 3 } \mathrm { kg } } = 4.2 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $.
(1) $ 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } $
(2) $ 4.2 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $ 解析:
(1) 标准大气压下水沸腾时的温度为 $ 100 ^ { \circ } \mathrm { C } $,该过程中水吸收的热量 $ Q _ { \text { 吸 } } = c _ { \text { 水 } } m _ { \text { 水 } } \Delta t = 4.2 \times 10 ^ { 3 } \mathrm { J } / ( \mathrm { kg } \cdot ^ { \circ } \mathrm { C } ) \times 2.5 \mathrm { kg } \times ( 100 ^ { \circ } \mathrm { C } - 20 ^ { \circ } \mathrm { C } ) = 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } $.
(2) 燃气灶烧水的效率约为 $ 50 \% $,由 $ \eta = \frac { Q _ { \text { 吸 } } } { Q _ { \text { 放 } } } \times 100 \% $可得,天然气完全燃烧放出的热量约为 $ Q _ { \text { 放 } } = \frac { Q _ { \text { 吸 } } } { \eta } = \frac { 8.4 \times 10 ^ { 5 } \mathrm { J } } { 50 \% } = 1.68 \times 10 ^ { 6 } \mathrm { J } $,由 $ Q _ { \text { 放 } } = m q $可得,天然气的热值约为 $ q = \frac { Q _ { \text { 放 } } } { m } = \frac { 1.68 \times 10 ^ { 6 } \mathrm { J } } { 40 \times 10 ^ { - 3 } \mathrm { kg } } = 4.2 \times 10 ^ { 7 } \mathrm { J } / \mathrm { kg } $.
查看更多完整答案，请扫码查看
