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0.8 m3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?
解:1 m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量:
Q=q甲烷V =3.6×107J/ m3×164 m3=5.904×109 J
由题知: t=1640min=9.84×104s由 P=W / t可得
发动机的实际功率:P=Q / t=5.904×109 J/9.84×104s=6.0×104 W
由题知:36km/h=10m/s 由 v=s/t 可得公交车行驶路程:s=v t=10m/s×9.84×104s=9.84×105 m (1分)
车匀速行驶,有:F牵=f=0.05 G车=0.05mg=0.05×6000 kg×10N/kg=3×103N
由W=Fs可得牵引力做的有用功:
W有=F牵s=3×103N×9.84×105 m=2.952×109 J (1分)
发动机效率:η=W有 /Q=2.952×109 J/5.904×109J=50%。
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