热量的计算 计算公式： ①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量．Q表示热量(J)， Q=c×m×△t． Q吸=c×m×（t－t0） Q放=c×m×（t0－t） （t0是初温；t是末温） 其中c是与这个过程相关的比热容 ②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值(J/kg)，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m3）。 q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体） Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳J m———表示某种燃料的质量———千克kg q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克J/kg 单位： 热量的单位与功、能量的单位相同．在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)．历史上曾定义热量单位为卡路里(简
称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦．注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦 例题详解： 例1将100g水从20℃加热至90℃，要供给多少热量?一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量?[c水=4．2×103J／(kg·℃)；c铁=0．46×103J／(kg·℃)] 解析：水吸收的热量Q吸=c水m1(t1-t01)=4．2×103J／(kg·℃)×0．1kg×(90℃一20℃)=2．94×104J，铁钉放出的热量Q放=c铁m2(t02一t2)=0．46×103J／(kg·℃)×0．01kg×(1000℃一25℃)=4．485×103J。
4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：（－1） 式中： 1.基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的 值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μs 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 书P55页表4.2给出了各类地区风压沿高度变化系数。位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μz 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。 计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型或由风洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图
例：如图1所示一个二层框架，忽略其在竖向荷载作用下的框架侧移，用分层法计算框架的弯矩图，括号内的数字，表示各梁、柱杆件的 线刚度值（ EI i l ）。 图1 解：1、图1所示的二层框架，可简化为两个如图2、图3所示的，只带一层横梁的框架进行分析。 图2 二层计算简图
图3 底层计算简图 2、计算修正后的梁、柱线刚度与弯矩传递系数 采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定，则与实际情况有出入。因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数。底 层柱的弯矩传递系数为1 2 ，其余各层柱的弯矩传递系数为 1 3 。各层梁的弯 矩传递系数，均为1 2 。 图4 修正后的梁柱线刚度
图5 各梁柱弯矩传递系数 3、计算各节点处的力矩分配系数 计算各节点处的力矩分配系数时，梁、柱的线刚度值均采用修正后的结果进行计算，如： G节点处： 7.63 0.668 7.63 3.79 G H G H GH GH GD Gj G i i i i i μ==== ++ ∑ GD 3.79 0.332 7.63 3.79 GD GD GH GD Gj G i i i i i μ==== ++ ∑ H节点处： 7.63 0.353 7.63 3.7910.21 HG HG HG HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 3.79 0.175 7.63 3.7910.21 HI HI HI HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 10.21 0.472 7.63 3.7910.21 HE HE HE HG HE HI Hj H i i i i i i μ==== ++++ ∑ 同理，可计算其余各节点的力矩分配系数，计算结果见图6、图7。
热量的综合计算 1．(2017·重庆A卷)世界卫生组织倡导大家饮用烧开后的水．用天然气灶烧水的过程是通过________(填“做功”或“热传递”)的方法改变水的内能，在标准大气压下，将5 kg初温为20 ℃的水烧开，需要吸收热量____________J．[水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)]． 2．(2017·安徽)农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤．完全燃烧0.5 kg秸秆煤可放出____________J的热量；若这些热量完全被质量为100 kg，初温为20 ℃的水吸收，可使水温升高到________℃[已知q秸秆煤＝2.1×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]． 3．(2017·鄂州)我国是第一个宣布成功实现对可燃冰试开采获得连续稳定产气的国家．可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，能直接点燃，1 m3可燃冰在常温常压下可释放出164 m3的天然气．根据以上信息可知，可燃冰是________(填“可再生”或“不可再生”)能源；若1 m3的可燃冰产生的天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则可将____________kg水从0 ℃加热到100 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为 4.2×107 J/m3] 4．(2016·赤峰)如图1所示，做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验，在烧杯中加入200 g的水，测得初始温度为18 ℃.用酒精灯加热一段时间后，如图2所示，温度变为________℃；若水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则水吸收的热量为________J，这些热量相当于完全燃烧________g热值为3.0×107 J/kg的酒精放出的热量． 5．(2017·咸宁)2017年5月18日，我国宣布在南海进行的可燃冰试采获得成功．可燃冰是一种固态晶体，在常温常压下会迅速________(填物态变化)为气态．它的热值约为 1.4×1010 J/m3，2 m3的可燃冰完全燃烧后可放出________J的热量，若这些热量60%被水吸收，可以将________kg的水从0 ℃加热到100 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 6．(2017·南充)在探究水的沸腾实验中，用酒精灯对水进行加热，实验中完全燃烧了5.6 g酒精，则放出了________J的热量；若这些热量的30%被150 g、25 ℃的水吸收，则水升高的温度是________℃.[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg，环境为1标准大气压] 7．(2016·德州)天然气灶使用方便、经济环保．如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，大约需要10 min，已知：水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.5×107 J/m3.求： (1)水吸收的热量； (2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气．
1.图示简支梁，4000L mm =，受到楼面传来的均布恒荷载标准值7.5/k g kN m = (不含梁自重)，均布活荷载标准值8/k q kN m =，梁截面尺寸为250400b h mm mm ?=?，混凝土容重为325/kN m γ=。活荷载的组合值系数为0.7c ψ=，准永久值系数为0.5q ψ=，频遇值系数0.6f ψ=，求该梁跨中处弯矩的基本组合、准永久组合和频遇组合。 ①基本组合： 梁自重线荷载：325/0.250.4 2.5/kN m m m kN m ??= 该梁承受均布荷载标准值 2.57.510/k g kN m =+= 当由可变荷载效应控制时 22 2211 1.2 1.4881 1 1.2104 1.484242 2.446.488G Gk Q Qk k k S S S g L q L kN m γγ=+=??+??=???+???=+=? 当由永久荷载效应控制时 22 2211 1.35 1.40.7881 1 1.35104 1.40.7842715.684 2.6888G Gk Q c Qk k k S S S g L q L kN m γγψ=+=??+???=???+????=+=? 该梁在基本组合下跨中弯矩为46.4kN m ? ②准永久组合 22 122118811 1040.5842082888n Gk qi Qik k q k i S S S g L q L kN m ψψ==+=?+??=??+???=+=?∑ ③频遇组合 22 1122211 881 1 1040.684209.629.688k n G f Q k qi Qik k f k i S S S S g L q L kN m ψψψ==++=?+??=??+???=+=?∑ 2.图示外伸梁，已知该梁受到均布恒荷载标准值10/k g kN m =（含梁自重），均布活荷载标准值
有关热量的计算例题 [例1]有一高温物体被投入质量为10kg、温度为20℃的水中，如果传给水的热量是2.73×106J，则水的温度会升高到多少度。 [分析]将热量的计算公式变形，然后代入数值即可求解。 [解]由公式Q吸=cm(t t0)变形可得 [答]水的温度会升高到85℃。 [例2]甲物体的质量是乙物体质量的4倍，当甲的温度从20℃升高到70℃，乙的温度从40℃升高到60℃时，甲，乙两物体吸收的热量之比为5∶1，则甲 的比热与乙的比热之比是多少？ [答]甲、乙两物体的比热之比是1∶2。 [例3]使质量相等的铜块和铁块吸收相等的热量后互相接触(c铜 D．无法确定 [分析]发生热传递的条件是两物体存在温度差，要确定铜块和铁块之间是否有热量传递，决定于它们吸收了相同的热量后，各自的末温是否相等，如果相等，则不发生热传递；如果不相等，那么热量就从高温物体传到低温物体，根据热量公式 Q吸=cm·Δt升 质量相等时，由于c铜 六、计算题 1、某公路桥梁由多跨简支梁组成，总体布置如图6-1所示，每孔标准跨径25m ，计算跨径24m ，桥梁总宽10m ，行车道宽8m ，每孔上部结构采用后张法预应力混凝土箱梁，每个桥墩上设四个支座，支座横桥向中心距为4m 。桥墩支承在岩基上，由混凝土独柱墩身和带悬臂 的盖梁组成，桥梁设计荷载等级为公路-I 级，混凝土的重力密度为25kN/m 2 。 问：（1）该桥按规模分为哪一类？ （2）该桥的设计安全等级为几级？ （3）在计算汽车设计车道荷载时，设计车道数取几？ （4）桥梁的车道横向折减系数为多少？ （5）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载标准值如何取用？ 图6-1（图中尺寸单位：m ） 【解】（1）根据《桥规》第1.0.11条表1.0.11可知：该桥按规模分类属大桥； （2）根据《桥规》第1.0.9条表1.0.9可知：该桥的设计安全等级为二级； （3）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知：设计车道数取2； （4）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知：车道横向折减系数为1.0； （5）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值均为kN/m 5.10=k q ；集中荷载标准值，当桥梁计算跨径小于或者等于5m 时，kN 180=k P ；当桥梁计算跨径等 于或大于50m 时，kN 360=k P ；当桥梁计算跨径在5m ～50m 之间时，k P 值采用直线内插求得。计算剪力时，集中荷载标准值k P 乘以1.2的系数。本题中，计算跨径024m l =。 所以：计算主梁弯矩时的集中荷载标准值：180180(245)/(505)256kN k P =+?--=； 计算主梁剪力时的集中荷载标准值：256 1.2=307.2kN k P =?。 2、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥，计算跨径40m ，设计荷载等级为公路-I 级，桥梁采用上、下行双幅分离式横断面形式，单幅行车道宽16m ，两侧防撞栏杆各0.6m ，单幅桥全宽17.2m 。 问：（1）计算汽车设计车道荷载时，采用几个设计车道数？ （2）桥梁的车道横向折减系数为多少？ （3）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载标准值各为多少？ 【解】（1）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知：设计车道数取4； （2）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知：车道横向折减系数为0.67； （3）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值均取为kN/m 5.10=k q ；集中荷载标准值：当计算主梁弯矩时：180180(405)/(505)320kN k P =+?--=； 当计算主梁剪力时：320 1.2=384kN k P =?。 3、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥，计算跨径40m 。若该主梁跨中横断面面积 2m 6.9=F 、主梁采用C50混凝土，混凝土的弹性模量MPa 1045.34?=c E ，跨中截面的截面 惯性矩4m 75.7=c I 、材料重力密度3 kN/m 0.26=γ，试计算汽车荷载冲击系数μ为多少？ 【解】已知：m 40=l ，2 m 6.9=F ，MPa 1045.34?=c E ，3kN/m 0.26=γ，4m 75.7=c I 结构跨中处延米结构重力： 3 26109.6249600N/m G F γ==??= 结构跨中处的单位长度质量：22 /249600/9.8125443Ns /m c m G g === 简支梁桥基频： 3.18Hz f = == 冲击系数：189.00157.01826.3ln 1767.00157.0ln 1767.0=-=-=f μ。 4、图6-2所示为一座桥面板铰接的T 形截面简支梁桥，桥面铺装厚度为0.12m ，桥面板净跨径为 1.42m ，车辆两后轮轴距为 1.4m ，车辆后轮着地宽度和长度分别为：20.6m b =和 20.2m a =；车辆荷载的轴重kN 140=P ，冲击系数3.11=+μ，计算桥面板根部在车辆荷 2019-2020 年中考物理小专题（一）有关热量的计算（含答案） 热量的计算包括：热传递过程中吸热与放热的计算，燃料燃烧释放热量的计算，热机、 锅炉、太阳能集热器等设备利用热量的计算. 类型 1 一般吸放热计算 吸热公式： Q吸=cm t =cm（ t － t 0）； 放热公式： Q放=cm t=cm（ t 0－ t ）； 燃料燃烧放热公式： Q=mq或 Q=V q . 放 (2015 ·曲靖 ) 人人讨厌垃圾，对其避之不及，现在人们已可将垃圾变废为宝．如通过在 封闭的炉中焚烧垃圾，臭气能得到分解，焚烧时产生的热可用来发电，利用化学方法将焚炮时所产生的一些物质可合成多种化工产品．某处理厂在高温高压下通过催化剂的作用可以用 1 吨某种垃圾生产出 170 kg的燃料油． 问：若燃料油的热值为 4.2 ×10 7J/ kg，完全燃烧 1 kg这种燃料油放出的热量 ________ J ，这些热量可以使 ________ kg 水温度从 20℃升高到 100 ℃.[c 水＝4.2 ×10 3 J /(·℃ )] kg 解答有关热量计算问题，应熟练吸热公式 Q吸＝ cm t 、燃料完全燃烧放热公 式 Q放＝ Vq、 Q放＝ mq的掌握和运用，计算时注意t指的是温度的变化量，注意固体燃料热值单位 ( J/ kg) 3 的区别． 与气体燃料热值单位 ( J/ m) 类型 2热量的利用效率问题 热机效率：热机工作时，用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比 叫做热机的效率，即η＝ Q有用 /Q 总＝ Q吸 /Q 放． 利用效率还可以求出Q吸＝ηQ放、 Q放＝ Q吸 / η . 锅炉、热机、太阳能热水器等设备的效率也可以利用公式η ＝Q有用/Q总计算． (2013 ·云南 ) 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如 图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在 6 min内完全燃烧了 2 kg的煤，其中c 水＝4.2 ×10 3J/( kg·℃ ) ，煤的热值约为3×107J/ kg. 求： (1)煤完全燃烧产生的热量； (2)经过 6 min时间加热，水所吸收的热量； (3)煤炉烧水时的热效率． 中考物理热量计算的压轴题及答案 中考真题 人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页，钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓，木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能.而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧，因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25g.已知：来回拉一次钻弓需1.0s，弓长为s=0.25m，人拉弓的力为16N，木头比热c=2×103 J/(kg·℃)，室温为20℃. 问： (1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少? (2)人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25%被木 棒尖端吸收，则1s内可使木棒尖端温度提高多少℃? (3)请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来? 【示范解析】 (1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功W=2FS=2×16N×0.25m=8J;(2)木棒尖端吸收的热量Q=ηW=25%×8J=2J，木棒尖端升高的温度△t=Q/cm=2 J/[2×103J/(kg.℃)×0.25×10-3kg]=4℃;(3)使木棒燃烧起来的时间 t=(260℃-20℃)÷4℃/s=60s. 拓展延伸 1.阅读下面的短文，回答问题， 太阳能热水器 太阳能热水器是利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要.它具有安全、节能、环保等优点. 如图1所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是妾许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空.如图1所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料;另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通. 玻璃吸热管工作原理如图2所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热.向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动;背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度.玻璃吸热管具有吸热保温作用 . 请回答以下问题： (1)玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力_______重力. (2)能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理 由.___________ _____________________________________________________________________ _______. (3)将质量为100kg初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量?[水的比热容是4.2×103J/(kg.℃)] (4)某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2，热效率为η=40%(即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能)，该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2(即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J).在第(3)小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时? 【例题1】某办公楼面板，计算跨度为3.18m ，沿板长每米永久荷载标准值为3.1kN/m ，可变荷载只有一种，标准值为1.35Kn/m ，该可变荷载组合系数为0.7，准永久值系数为0.4，结构安全等级为二级。 求：用于计算承载能力极限状态和正常使用极限状态所需的荷载组合。 解： 1、承载能力极限状态 可变荷载控制的组合 ()221 1.2 3.1 3.18/8 1.4 1.35 3.18/87.07M kN m =???+??= 永久荷载控制的组合 ()221 1.35 3.1 3.18/8 1.40.7 1.35 3.18/8 6.96M kN m =???+???= 取 6.96M kN m = 。 2、正常使用极限状态 按标准组合计算 223.1 3.18/8 1.35 3.18/8 5.63M kN m =?+?= 按准永久组合计算 223.1 3.18/80.4 1.35 3.18/8 4.60M kN m =?+??= 【例题2】某矩形截面外伸梁如图，截面尺寸为250mm ×500mm ，承受永久荷载标准值20kN/m ，可变荷载标准值10kN/m ，组合系数ψc =0.7。 求：跨中最大弯矩设计值。 解：对跨中弯矩计算，跨中梁段荷载为不利荷载，其设计值应乘以放大系数： 1.35×20+0.7×1.4×10=36.8kN/m （永久荷载控制） 1.2×20+1.4×10=38kN/m （可变荷载控制） 外伸梁段的荷载为有利荷载，所以永久荷载分项系数为1.0，可变荷载分项系数为0，其设计值为：1×20+0×10=20kN/m 。 所以跨中最大弯矩设计值为： 38×62/8-0.5×20×22/2=151kN-m 。 对外伸段梁，跨中弯矩数值不影响支座处负弯矩，但是影响弯矩包络图范围，从而影响负筋配置，当然外伸段梁荷载为不利荷载。 小专题：热量的计算 类型1 燃料烧水 1、（2018·衡阳）我国的秦山核电站，目前每分钟的安全发电量，相当于少消耗烟煤13.0 t。 （1）如果13.0 t烟煤完全燃烧，放出的热量为多少？（烟煤的热值为2.9×107 J/kg） （2）假设13.0 t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105 kg的水从20 ℃升高到100 ℃，求：水吸收的热量为多少？[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] （3）求煤炉加热水的热效率．（用百分数表示，结果保留两位有效数字） 2、（2018·桂林）若家用天然气的热值为4.2×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）． （1）完全燃烧0.04 m3天然气放出的热量是多少？ （2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04 m3天然气，可使室温下5 kg的水温度升高多少？ 3、如图，天然气灶在一个标准大气压下，将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水，加热至沸腾，大约需要10 min，已知：水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.5×107 J/m3.求： （1）水吸收的热量； （2）若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气． 答案： （1）Q放＝mq＝13.0×103 kg×2.9×107 J/kg＝3.77×1011 J （2）Q吸＝cm水Δt＝4.2×103 J/（kg·℃）×4×105 kg×（100 ℃－20 ℃）＝1.344×1011 J （3）η＝ Q吸 Q放 ＝ 1.344×1011 J 3.77×1011 J ≈36% 答案： （1）Q放＝Vq＝0.04 m3×4.2×107 J/m3＝1.68×106 J （2）Q吸＝Q放×40%＝1.68×106 J×40%＝6.72×105 J 由Q吸＝cmΔt，得：Δt＝ Q吸 cm ＝ 6.72×105 J 4.2×103 J/（kg·℃）×5 kg ＝32 ℃ 答案： （1）Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×3 kg×（100 ℃－20 ℃）＝1.008×106 J （2）由η＝ Q吸 Q放 得，Q放＝ Q吸 η ＝ 1.008×106 J 60% ＝1.68×106 J 由Q放＝Vq得，V＝ Q放 q ＝ 1.68×106 J 3.5×107 J/m3 ＝4.8×10－2 m3 热负荷计算 锅炉的热负荷单位有许多种，常用的有以下四种：大卡（Kcal）、吨蒸发量(t)、瓦(w)、千瓦(kw)。 1、大卡(Kcal)：大卡也称为千卡，1千卡的热量等于将1公斤的水温度升高1℃所需要的热量。 2、瓦(W)：瓦是瓦特的简称，是国际单位制的功率单位。瓦特的定义是1焦耳/秒（1J/s），即每秒钟转换，使用或耗散的（以焦耳为量度的）能量的速率。通常我们用千瓦来作单位。1瓦=1焦耳（1W=1J/S） 3、吨：在锅炉热负荷中称的吨，是工程上所用的吨，又指1吨的蒸发量。工程上是指在1小时内产生1吨蒸汽所需要的热量浙江力聚生产的锅炉都是以大卡为单位来计算的。 1万大卡/小时≈11.63千瓦 1千瓦=0.086万大卡/小时 1吨蒸发量≈60万大卡/小时 1万大卡/小时≈0.0166吨蒸发量 1吨蒸发量≈700千瓦 1千瓦≈0.0014吨蒸发量 1吨蒸发量≈0.7MW1MW≈1000千瓦。 1.主要热量单位及其换算 [定义] 千卡(Kcal)(也称“大卡”)：1千卡相当于将1Kg水温度升高1℃所需要的热量。 瓦(W)：1千瓦相当于机械1秒内所做的功，1瓦=1焦耳（1W=1J/S） 1吨的概念（也称1吨蒸发量）：工程上系指1小时内产生1吨蒸汽所需要的热量 [换算关系] 1万大卡/小时≈11.63千瓦?1千瓦=0.086万大卡/小时 1吨蒸发量≈60万大卡/小时?1万大卡/小时≈0.0166吨蒸发量 1吨蒸发量≈700千瓦?1千瓦≈0.0014吨蒸发量 1吨蒸发量≈0.7MW1MW≈1000千瓦 2. 取暖热负荷的确定 [公式] Q取暖=q（单位面积热负荷指标）×S供暖面积 [注解] 对北京地区居民取暖q一般取60大卡/平方?小时，对新建经济房甚至可以取到45大卡/平方?小时；对办公大楼、商场、宾馆等可以取65~70大卡/平方?小时。 [例题] 某住宅区供暖面积8万平方米，其热负荷为Q热水=60×8万=480万大卡 专题四有关热量的计算 一、中考考点 1.热量的概念，比热容、热值的概念。 2.利用比热解释简单的热现象，尽量利用公式Q=cmΔt进行分析。 3.分清题目的已知量、谁吸热、谁放热，找出所求量,再建立等量关系，运用Q=cmΔt或Q=mq进行计算。 二、中考题型说明 热量的计算题型在中考中有以下几种： 1.涉及热量计算求其他量比值及比较大小的问题： （1）一般是先列出相关物体的吸（放）热方程，（2）然后通过公式变形列出要求的比例式， （3）最后代入数值计算求解。 2.“探究”型试题的解题方法是： （1）抓住题中提出的“问题”；（2）围绕“问题”搜集实验数据和相关材料；（3）通过实践和实例进行分析，论证，总结；（4）运用准确的物理语言或数学表达式回答“问题”，得出结论。 3.信息题型： 物理信息题中有大量的信息，要求学生对信息进行过滤加工，把物理问题具体化，抓住本质特征，舍弃次要因素，进而解决实际问题。 三、例题解析 例一、涉及热量计算求其他量比值及比较大小的问题 质量相等的金属块A和B，放在沸水壶中煮10分钟后取出，马上分别投入质量相同、温度相同的两杯水中，到两杯水的温度不再上升时，测量发现放在A的水温高于放在B的水温，则（） A、金属块A的比热容大 B、金属块A原来的温度高 C、金属块A有较多的热量 D、金属块A有较好的导热性 [思考步骤]： （1）先列出相关物体的吸（放）热方程（2）通过公式变形列出要求的比例式（3）代入数值计算求解[针对练习]：冷水的质量为m，温度为t 1，吸收一定的热量后，温度升高到t；另有质量为2 m热水，放出同样多的热量后，温度也降到t，那么热水原来的温度为（） A. 3 2 1 t t - B. 3 2 1 t t - C. 32 3 1 t t - D. 2 3 1 t t - 例二、“探究”型试题 小明在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶与煮沸同质量的豆浆用的时间不同，这是为什么呢？请你运用所学的物理知识，针对其中的原因，提出一个猜想，并简述验证这个猜想的办法。 [思考步骤]： （1）抓住题中提出的“问题”（2）围绕“问题”搜集实验数据和相关材料（3）通过实践和实例进行分析，论证，总结（4）运用准确的物理语言或数学表达式回答“问题”，得出结论 [针对性练习]：今年小麦丰收了，有的农民将小麦放在有车辆行驶的柏油马路上晾晒。请你说出这种做法的利和弊。⑴利： ； ⑵弊： 。 例三、信息题型 设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。5kg在冷却系统中升高50℃，所吸收的热量是多少？柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机输出的功率是8.5×104w，则此汽车发动机的效率是多少？（c 水 =4.2×103J/kg·℃） [思考步骤]： （1）学生对信息进行过滤加工（2）把物理问题具体化（3）抓住本质特征，舍弃次要因素（4）解决实际问题。 其中“吸热功率”是指：在阳光照射下，集热管每秒钟吸收太阳辐射的能量（热量）。若此热水器中装满20℃的冷水，按最大吸热功率计算，求4小时后水所达到的温度［不计热量散失，水的密度为101033 ./ ?kg m，水的比热容为42103 ./() ?J kg·℃］ 三．专题测试 1、两物体之间没有发生热传递，是因为它们具有相同的（） A、热量 B、温度 C、内能 D、比热容 2、下面说法正确的是（） A、比热大的物体放出的热量不一定多 B、质量大温度高的物体放出的热量一定多 C、质量相同初温不同的两个物体，升高相同的温度，吸收的热量也相同，则两物体的比热容一定不同 D、把一大杯热水与一小杯冷水混合，当它们温度相同时，热水放出的热量一定大于冷水吸收的热量 3、由同种物质组成的甲、乙两物体，质量之比为2：1，它们降低的温度之比为1：4，则它们放出的热量之比是（） A、2；1 B、1：2 C、1：1 D、1：4 4、一个热水袋内装1kg水，水温从90℃降到20℃，它放出的热量为J。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)] 5、随着科技的发展，现在太阳能热水器的效率越来越高，不少单位、家庭安装了太阳能热水器。安全、 [例题2-1] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m ，其他各层层高为3m ，室外地面至檐口的高度为120m ，平面尺寸为30m ?40m ，地下室筏板基础底面埋深为12m,如图2-4所示。已知100年一遇的基本风压为2 /45.0m kN =? 建筑场地位置大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。为简化计算，将建筑物沿高度划分为6个区段，每个区段为20m ，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值、计算在风苛载作用下结构底部(一层)的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计值。 [解] (1) 基本自振周期 根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期 为： s n T t 9.13805.005.0≈?== （ n 是层数） 222210/62.19.145.0m s kN T ?=?=? (2) 风荷载体型系数 对于矩形平面，由《高层规程》附录A 可求得 80.01=s μ 57.0)40 12003.048.0()03.048.0(2=?+-=+-=L H s μ (3) 风振系数 由条件可知地面粗糙度类别为B 类，由表2-6可查得脉动增大系数 502.1=ξ 脉动影响系数v 根据H /B 和建筑总高度H 由表2-7确定，其中B 为与风向相一致的房屋宽度，由H/B=4.0可从表2-7经插值求得v=0.497；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值，即 H H i z =?。i H 为第i 层标高；H 为建筑总高度。则由式(2-4)可求得风振系数为： H H H H i z i z v z z v z ??+=?+=+=μμξμα?ξβ497.0502.1111 (4) 风荷载计算 风荷载作用下，按式(2-2a)的可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为： z z z z z q βμβμ66.2440)57.08.0(45.0)(=?+?= 按上述方法可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表2-9，如图2-4所示。 模板计算实例 1、工程概况 柱网尺寸6m×9m，柱截面尺寸600mm×600mm 纵向梁截面尺寸300mm×600mm，横向梁截面尺寸600mm×800mm，无次梁，板厚150 mm，层高12m，支架高宽比小于3。 （采用泵送混凝土。） 2、工程参数（技术参数） 3计算 3.1梁侧模板计算 图3.1 梁侧模板受力简图 3.1.1梁侧模板荷载标准值计算 新浇筑的混凝土作用于模板的侧压力标准值，依据建筑施工模板安全技术规范，按下列公式计算，取其中的较小值: V F C 210t 22.0ββγ= 4.1.1-1 H F c γ= 4.1.1-2 式中 ： γc -- 混凝土的重力密度，取24kN/m 3； t 0 -- 新浇混凝土的初凝时间，按200/(T+15)计算，取初凝时间为5.7 小时。 T ：混凝土的入模温度，经现场测试，为20℃； V -- 混凝土的浇筑速度，取11m/h ； H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取0.8m ； β1-- 外加剂影响修正系数，取1.2； β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。 V F C 210t 22.0ββγ==0.22×24×5.7×1.2×1.15×3.32=138.13 kN/m 2 H F c γ==24×0.8=19.2 kN/m 2 根据以上两个公式计算，新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值取较小值19.2kN/m 2。 3.1.2梁侧面板强度验算 面板采用木胶合板，厚度为18mm ，验算跨中最不利抗弯强度和挠度。计算宽度取1000mm 。（次楞平行于梁方向） 面板的截面抵抗矩W= 1000×18×18/6=54000mm 3； （W= 650×18×18/6=35100mm 3 ；）（次楞垂直于梁方向） 截面惯性矩I= 1000×18×18×18/12=486000mm 4； （I= 650×18×18×18/12=315900mm 4；） 1、面板按三跨连续板计算，其计算跨度取支承面板的次楞间距，L=0.15m 。 2、荷载计算 新浇筑混凝土对模板的侧压力标准值G 4k =19.2kN/m 2， 振捣砼对侧模板产生的荷载标准值Q 2K =4kN/m 2。 （规范：2振捣混凝土时产生的荷载标准值（k Q 2）（↓→）对水平面模板可采用2 kN/m 2，对垂直面模板可采用4 kN/m 2） 荷载基本组合 1） 由可变荷载效应控制的组合 k Q n i ik G Q r G r S 111+=∑= （4.3.1—2） ∑∑==+=n i ik Qi n i ik G Q r G r S 1 1 9.0 （4.3.1—3） 式中 G r ──永久荷载分项系数，应按表4.2.3采用； 热量计算题 （公式：Q =cm△t，Q放=mq，Q放=Vq，η=，η=×100%） 1、把一个质量为500g的金属块，从80℃降低到30℃，放出的热量为3.5×103J，这种金属的比热容是多少？ 2、某一地热温泉每天出水量为2.5×104 kg，温泉水的初温是80 ℃，供暖后温度降低到40 ℃。温泉水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试求：(1)这些温泉水每天放出的热量是多少？ (2)若这些热量由热值为3.0×107 J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少kg的焦炭？ 3、某家庭用燃气热水器将质量为100 kg，温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107 J/m3。求：(1)天然气完全燃烧放出的热量。(2)水吸收的热量。(3)该热水器工作时的效率。 4、标准大气压下，质量为0.5kg、温度为70℃的水放出4.2×104J的热量，水的温度降低了多少℃？[c水=4.2×103J/（kg?℃）]。 5、天然气热水器将40kg的水由22℃加热到42℃，水的内能增加了多少？若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗多少的天然气。已知c水=4.2×107J/（kg?℃），q天然气=4×107 J/kg。 6、为了减少环境污染，部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有液化气10kg，已知液化气的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）求： （1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？（2）若（1）中放出的热量有40%被初温为20℃的水吸收，在标准大气压下可将多少质量的水烧开？ 7、2018年5月8日，全球首条智能轨道快运系统在湖南株洲试开通。该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池，电池容量为170kW?h，满载时电耗为4kW?h/km，最高运行速度为70km/h。该电池充满电储存的能量为6.12×108J，求： （1）该电池充满电储存的能量与质量是多少的汽油完全燃烧放出的热量相同。 （2）若列车满载匀速行驶电动机驱动列车的效率为75%，则列车匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是多少？（汽油的热值是4.6×107J/kg） 8、在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），酒精的热值为3.0×107J/kg] 求：（1）水吸收的热量是多少？ （2）此过程中酒精灯烧水的热效率。（3）科学研究表明：1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。 9、如图所示电路：（1）当a、b都是电压表时，闭合开关S1和S2， a、b示数分别是6V、3.6V，那么灯L1两端的电压是多少V？ （2）当a、b都是电流表时，断开开关S2闭合开关S1，a、 b示数分别是0.2A、0.5A，那么灯L1的电流是多少A？ 1、求单层厂房的风荷载 条件：某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m ，基本风压 w 0＝0．55kN ／m 2，室外地坪标高为－0．150。 要求：求作用于排架上的风荷载设计值。 答案： 风荷载体型系数如图2．1．8所示。 风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B 类地面粗糙度确定。 柱顶处(标高11．4m 处) μz ＝1+(1．14－1)×[(11．4+0. 5－10)／(1 5－10)]＝1．044 屋顶（标高12.5m 处） 1.075z μ= （标高13.0m 处） 1.089z μ= （标高15.55m 处） 1.14(1.24 1.14)[(15.550.1515)/(2015)] 1.151z μ=+-?+--= （标高15.8m 处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零） 垂直作用在纵墙上的风荷载标准值： 迎风面：21100.8 1.0440.550.459/k s z w w kN m μμ==??= 背风面：22200.5 1.0440.550.287/k s z w w kN m μμ==??= 排架边柱上作用的均布风荷载设计值： 迎风面：211 1.40.4596 3.85/Q k q r w B kN m ==??= 背风面：222 1.40.2876 2.41/Q k q r w B kN m ==??= 作用在柱顶的集中风荷载的设计值： 0() 1.4[(0.80.5) 1.075 1.10(0.20.6) 1.0890.5(0.60.6) 1.151 2.55]0.55624.3w Q si zi i F r h w B kN μμ==+??+-+??++????=∑ 2、求双坡屋面的风压 条件：地处B 类地面粗糙程度的某建筑物，长10m ，横剖面如图2．1．10a ，两端为山墙， w 0＝0．35kN ／m 2。 要求：确定各墙(屋)面所受水平方向风力。 答案：1、已知200.35/w kN m = 1 00 t a n (3/12)14.0415α-==<，相应屋面的0.6s μ=-。 100L m = 2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。 【例2-3-7】计算图2-3-52所示的五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的恒载内力。图2-3-52a 和图2-3-52b分别为主梁横截面和横隔梁布置图。已知计算跨径l=19.5m，每侧栏杆及人行道重量的作用力为5kN/m，钢筋混凝土、沥青混凝土和混凝土的重度分别为25 kN/m3、23kN/m3和24kN/m3。 解：（1）恒载集度计算 1）主梁 2）横隔梁 对于边主梁 A l M x b) 图2-3-53 恒载内力计算图 各计算截面的弯矩和剪力计算结果列于表2-3-7。 用表冲击系数为10.1767ln 0.01570.259f μ=-= （3）计算公路—I 级车道荷载的跨中弯矩 将车道荷载按图2-3-55布置，则车道荷载的跨中弯矩为 图2-3-55 车道荷载的影响线加载图式（单位：m ） 其中，双车道不折减k 19.5 1.00,m 4.875m 4 y ξ== =，车道均布荷载作用下22221 19.5m 47.53m 88 l Ω==?= 故得 （4）计算人群荷载的跨中弯矩一侧人群荷载沿纵向的线荷载集度为 （5）计算跨中截面车道荷载的最大剪力鉴于跨中剪力影响线的较大竖标值位于跨中部分，故全跨采用跨中荷载横向分布系数来计算。按图2-3-55b布置荷载，公路—I级车道荷载作用下11 Ω=???=，则跨中截面剪力为 19.50.5m 2.4375m 22 （6）计算跨中截面人群荷载的最大剪力 （7）计算支点截面车道荷载的最大剪力计算支点截面最大剪力时需要考虑近端荷载横向分布系数沿桥跨的变化，绘制荷载荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图和支点剪力影响线如图2-3-56所示。 图2-3-56 支点剪力计算图式（单位：m） 支点剪力影响线的面积为 则 所示，桥梁计算题2014.10.6
2019-2020年中考物理小专题(一)有关热量的计算(含答案).docx
中考物理热量计算的压轴题(含答案)
荷载组合例题(1)
中考物理总复习专题训练与解析：热量的计算(附答案)
热负荷计算
专题四 有关热量的计算
风荷载作用-例题
梁计算实例
热量计算题2018.10.30
风荷载习题
计算例题
相关主题
文本预览