Question

阅读下列材料，并解答问题：“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源．科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年．我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一．

可燃冰的主要成份是甲烷，1m³可燃冰可转化生成164m³的甲烷气体和0.8m³的水，已知甲烷气体的热值为3.6×10⁷ J/m³．桂林市新开通的301路公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷．如果301路公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m³可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，

则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？（g=10N/kg）

Answer

发动机的实际功率为3×104W、效率为50%．

【解析】

试题分析：1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量：

Q放=q甲烷V=3.6×107J/m3×164m3=5.904×109J。

由题知：v=36km/h=10m/s，公交车行驶路程：s=vt=10m/s×9.84×104s=9.84×105m，

∵车匀速行驶，∴汽车的牵引力：F=f=0.05G车=0.05mg=0.05×6000kg×10N/kg=3×103N，

牵引力做的有用功：W有用=Fs=3×103N×9.84×105m=2.952×109J，

由题知：t=1640min=9.84×104s

发动机的实际功率：P=W有用/t=2.952×109J/9.84×104s=3×104W；

发动机效率：η=W有用/Q放=2.952×109J/5.904×109J=50%．

答：这段时间内发动机的实际功率为3×104W、效率为50%．

考点：热量的计算；速度公式及其应用；功率的计算；燃料的热值；热机的效率