(2)完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量与Q的大小相等?
【误区警示】规避热量计算的几个误区
(1)明确题目中热量的计算是物体温度降低时放出热量的计算还是燃料燃烧时放出热量的计算。
(2)根据热量计算的不同情况选用公式;根据待求量正确进行公式变形,计算时注意单位要统一。
(3)准确挖掘题目中的隐含条件,建立等量关系。如本题中“完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量与Q的大小相等”。
二、热机效率的理解与计算
关于效率的两种情形。
(1)燃料燃烧的热效率。
①燃料燃烧的热效率:有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫作热效率。
②计算公式:热效率=
(2)热机的效率。
①热机的效率:用来做有用功的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量之比,叫作热机的效率。
②公式:$\eta=\frac{Q_{有用}}{Q_{总}}$。

(2) 9.45 m³ 解析 由题意知$Q_{天然气放}=Q=3.024×10^8\ \mathrm{J}$,则需要天然气的体积$V=\frac{Q_{天然气放}}{q_{天然气}}=\frac{3.024×10^8\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=9.45\ \mathrm{m^3}$。

跟踪训练3(2024·山西中考)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km，驾车前往大约需要4 h。汽油的热值$q$取$4.6×10^7$ J/kg，汽油的密度$\rho$取$0.8×10^3$ kg/m³。
(1)求汽车的平均速度。
(2)汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量$Q$。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率。

(1) 90 km/h (2) 9×10⁸ J (3) 39.1% 解析 (1)汽车平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{360\ \mathrm{km}}{4\ \mathrm{h}}=90\ \mathrm{km/h}$。
(2)消耗汽油的质量$m=\rho V=25×10^{-3}\ \mathrm{m^3}×0.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}=20\ \mathrm{kg}$
汽油完全燃烧放出的热量$Q=qm=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}×20\ \mathrm{kg}=9.2×10^8\ \mathrm{J}$。
(3)汽车发动机做的机械功$W=Pt=25×10^3\ \mathrm{W}×4×3600\ \mathrm{s}=3.6×10^8\ \mathrm{J}$
发动机的效率$\eta=\frac{W}{Q}=\frac{3.6×10^8\ \mathrm{J}}{9.2×10^8\ \mathrm{J}}=39.1\%$。