训练四内能与热量计算

能力点5.6 热量计算公式图表图像信息计算-------------------------例题1图表信息某同学用两个相同的电加热器，分别给相同质量的水和某种液体加热，每隔2分钟记录一次数据，如下表所示，则该液体的比热为（）加热时间（分）0 2 4水的温度（℃）24 28 32液体的温度（℃）24 31 38×103J/（㎏•℃）C．1.75×103J/（㎏•℃） D．0.56×103J/（㎏•℃）练习1在“比较不同液体比热容大小”的实验中，用相同的酒精灯对四种液体加热，得到如下表所示的数据，如果在四次实验中，在相同的时间内，水、甲、乙、丙吸收的热次数液体质量/g 升高的温度/℃加热时间/min1 水200 1072 甲200 20 103 乙400 20 144 丙400 15 14A．丙液体的吸热能力最弱B．c甲＞c乙＞c丙C．甲与乙的比热容之比为2：1D．c甲：c乙：c丙=30：21：28例题2图像信息用两个相同的电热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图所示，据此判断甲物质10min吸收的热量为（）[水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]．A．5.04×105J B．4.2×105JC．2.52×105J D．条件不足，不能计算//先求出甲的比热；这里的条件是隐含在图形图像中的。

不求比热也可以计算水20m吸收的热量；甲10min吸收的热量是水的1/2练习1小强在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验，并作出了温度一时间图象，如图所示，实验过程中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图象可以得（）A．乙物物质是水B．这种液体的比热容为8.4×103J/（kg℃）C．甲的放热能力比乙强D．乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液练习2（2016•成都）用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体（不计热量损失）如图是A和B的温度随加热时间变化的图象，下列说法正确的是A．A的比热容与B的比热容之比为2：1B．A的比热容与B的比热容之比为2：3C．都加热t时间，B吸收热量比A吸收热量多D．A和B升高相同的温度，B吸收热量较多练习3用稳定的热源给一个物体均匀加热，得到它的熔化图象如图所示，那么该物体在固态时的比热与液态时的比热之比是（）A．1：2 B．1：1 C．1：4 D．2：1专题巩固训练1用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔l min记录一次数据，如表所示，则该液体的加热时间/min 0 1 2水的温度/℃20 26 32液体的温度/℃20 34 48 A．0.9×103J/（kg•℃）B．1.8×103J/（kg•℃）C．3.6×103J/（kg•℃） D．1.2×103J/（kg•℃）2在探究“影响物质放热能力的因素”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行实验，并根据实验数据绘出图象，如图。

热量的综合计算类型1 热量的综合计算1．(桂林中考)若家用天然气的热值为4.2×107 J/m 3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．(1)完全燃烧0.04 m 3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 m 3天然气可使室温下5 kg 的水温度升高多少？ 解：(1)完全燃烧0.04 m 3天然气放出的热量：Q 放＝Vq ＝0.04 m 3×4.2×107 J/m 3＝1.68×106 J(2)由题知，水吸收的热量：Q 吸＝Q 放×40%＝1.68×106 J ×40%＝6.72×105 J由Q 吸＝cmΔt 可得水升高的温度：Δt ＝Q 吸cm ＝ 6.72×105 J 4.2×103 J/（kg·℃）×5 kg＝32 ℃2．(南宁中考)如图所示是某太阳能热水器，水的容量为100 L ，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106 J ，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m 2，每天日照时间按8 h 计算，若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20 ℃升高到60 ℃，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m 3，求：(1)热水器中水的质量；(2)一天内热水器中的水吸收的热量；(3)热水器在冬季的效率．解：(1)热水器中水的体积：V ＝100 L ＝100 dm 3＝0.1 m 3水的质量：m ＝ρV ＝1×103 kg/m 3×0.1 m 3＝100 kg(2)一天内热水器中的水吸收的热量：Q 吸＝cmΔt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg ×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×107 J(3)一天内热水器接收太阳能的能量：E ＝2.8×106 J/(m 2·h)×1.5 m 2×8 h ＝3.36×107 J热水器在冬季的效率：η＝Q 吸E ×100%＝1.68×107 J 3.36×107 J×100%＝50%3．(聊城中考)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100 g 的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3 g ．[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/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：1 g 100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J 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5 g ，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量．解：(1)一个标准大气压下水的沸点为100 ℃，即需将水加热至100 ℃，水吸收的热量：Q 吸＝cm(t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg ×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×104 J(2)3 g 酒精完全燃烧释放的热量：Q 放＝mq ＝3×10－3 kg ×3.0×107 J/kg ＝9×104 J酒精灯烧水的热效率：η＝Q 吸Q 放×100%＝3.36×104 J 9×104 J×100%≈37.3% (3)1 g 100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J 的热量，则5 g 100 ℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量：Q ＝5 g ×2.26×103 J/g ＝1.13×104 J类型2 热机的综合计算4．为响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车，其参数如图所示．某次行驶过程中，汽车搭载人员及物品共3 000 kg ，所受阻力为总重力的0.01倍．在40 s 时间内匀速直线行驶400 m ，共消耗天然气0.025 kg(天然气完全燃烧，其热值为6.4×107 J/kg ，g 取10 N/kg)．针对此次行驶过程，求：长度：12 m 高度：3.2 m客车质量：13 000 kg 核载人数：75人最大功率：180 kW 最高时速：70 km/h(1)汽车的功率；(2)汽车发动机的效率．解：(1)汽车总质量：m 总＝13 000 kg ＋3 000 kg ＝16 000 kg总重力：G 总＝m 总g ＝16 000 kg ×10 N/kg ＝1.6×105 N因为汽车匀速直线行驶，汽车的牵引力：F ＝f ＝0.01G 总＝0.01×1.6×105 N ＝1 600 N牵引力做的功：W ＝Fs ＝1 600 N ×400 m ＝6.4×105 J牵引力做功功率：P ＝W t ＝6.4×105 J 40 s＝1.6×104 W ＝16 kW (2)0.025 kg 天然气完全燃烧放出的热量：Q ＝mq ＝0.025 kg ×6.4×107 J/kg ＝1.6×106 J汽车发动机的效率：η＝W Q ×100%＝6.4×105 J 1.6×106 J×100%＝40% 5．汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈．一台汽油机，活塞面积是50 cm 2，活塞行程是25 cm ，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105 Pa ，若飞轮的转速是2 000 r/min ，效率为30%，求：(汽油的热值为4.6×107 J/kg)(1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？(2)做功冲程中，平均压力做多少功？(3)汽油机在1 h 内要消耗多少千克汽油？解：(1)由p ＝F S可得，燃气对活塞的平均压力： F ＝pS ＝8×105 Pa ×50×10－4 m 2＝4 000 N(2)做功冲程中，平均压力做的功：W ＝Fs ＝4 000 N ×25×10－2 m ＝1 000 J(3)因飞轮的转速是2 000 r/min ，即飞轮1 min 转2 000 r ，对外做功1 000次，所以，1 h 内汽油机对外做功60×1 000＝60 000次，汽油机在1 h 内做的总功：W 总＝60 000×1 000 J ＝6×107 J由η＝W Q 放可得，汽油完全燃烧放出的总能量： Q 放＝W 总η＝6×107 J 30%＝2×108 J 由Q 放＝mq 得，消耗汽油的质量：m ＝Q 放q ＝2×108 J 4.6×107 J/kg≈4.35 kg6．(教材P26T3变式)全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆．每辆汽车每年耗油1.8 t ，汽车内燃机的效率平均值取29%.燃油的热值取4.6×107 J/kg.(1)燃油的热值为4.6×107 J/kg ，表示1 kg 燃油在__完全燃烧__时放出的热量为4.6×107 J.(2)全球10亿辆汽车每年燃烧燃油完全放出的热量为多少？(3)如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约多少吨燃油．解：(2)每辆汽车每年消耗燃油的质量：m ＝1.8 t ＝1 800 kg这些燃油完全燃烧放出的热量：Q 放＝qm ＝4.6×107 J/kg ×1 800 kg ＝8.28×1010 J10亿辆汽车每年燃烧燃油完全放出的热量：Q 总＝109×8.28×1010 J ＝8.28×1019 J(3)内燃机效率提高1%所以η2＝η1＋1%＝29%＋1%＝30%因为η＝W 有用qm所以W 有用＝ηqm因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以对每辆汽车有：η1qm 1＝η2qm 2所以m 2＝η1η2m 1 则每辆汽车每年节约燃油：Δm ＝m 1－m 2＝m 1－η1η2m 1＝(1－η1η2)m 1＝(1－29%30%)×1.8 t ＝0.06 t 所以全球每年可以节约的燃油：Δm 总＝nΔm ＝1.0×109×0.06 t ＝6×107 t。

化学反应中的能量变化：内能焓与热容化学反应中的能量变化：内能、焓与热容在化学反应中，物质发生变化时伴随着能量的转化和释放。

能量的变化是化学反应中重要的研究内容之一，它揭示了化学反应的动力学特征和热力学规律。

本文将介绍化学反应中的能量变化，重点讨论内能、焓与热容的概念、计算方法和实际应用。

一、内能（U）内能是指物质微观粒子的动能和势能之和，是描述系统热力学状态的重要参量。

化学反应中的内能变化可以通过实验测定或计算得到。

根据能量守恒定律，反应过程中的能量转化可表达为以下方程式：ΔU = Q - W其中，ΔU表示内能变化；Q表示系统与外界间的热量交换；W表示系统与外界间的功交换。

当Q和W都为正值时，系统吸热和做功；当Q和W都为负值时，系统放热和受到外界做功；当Q和W一正一负时，系统既吸热又放热，或既做功又受到外界做功。

内能是一个状态函数，与路径无关，只与起始状态和结束状态有关。

二、焓（H）焓是指在恒压条件下，系统与外界之间进行的热量变化，常用符号H表示。

在化学反应中，若反应为恒压反应，内能变化和焓变之间存在以下关系式：ΔH = ΔU + PΔV其中，ΔH为焓变；ΔU为内能变化；PΔV为压力与体积间的做功。

当ΔH为正值时，化学反应为吸热反应，系统获取热量；当ΔH为负值时，化学反应为放热反应，系统释放热量。

与内能不同，焓是一个状态函数，在化学反应中常用来表示反应的热力学性质。

三、热容（C）热容是指物质吸热或放热时温度变化的量度，常用符号C表示。

热容可分为恒容热容（Cv）和恒压热容（Cp）。

恒容热容指的是在等体积条件下，物质对热量的吸收或释放所引起的温度变化；恒压热容指的是在等压条件下，物质对热量的吸收或释放所引起的温度变化。

热容与物质的性质有关，同一物质在不同的物理状态下具有不同的热容。

热容可用于计算物质的温度变化和热量变化之间的关系，符合以下公式：Q = CΔT其中，Q表示吸热或放热的热量；C表示热容；ΔT表示温度变化。

热量的计算精品教案设计第一章：热量计算的基本概念1.1 热量的定义解释热量的概念，让学生理解热量是物体内能的一种表现形式。

通过实例说明热量在日常生活中的应用。

1.2 热量的单位介绍国际单位制中热量的单位——焦耳（J）。

讲解其他常用的热量单位，如卡路里（cal）和千卡（kcal）。

1.3 热量计算公式介绍热量计算的基本公式：Q = mcΔT，其中Q表示热量，m表示物体质量，c 表示比热容，ΔT表示温度变化。

第二章：比热容的概念及其计算2.1 比热容的定义解释比热容的概念，让学生理解比热容是物质的一种特性，表示单位质量物质温度变化1℃所需要的热量。

通过实例说明比热容在日常生活中的应用。

2.2 比热容的单位介绍比热容的单位——焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）。

2.3 比热容的计算讲解如何通过实验测定物质的比热容。

给出测定比热容的实验步骤和注意事项。

第三章：热量的传递方式3.1 热传导解释热传导的概念，让学生理解热传导是热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程。

通过实例说明热传导在日常生活中的应用。

3.2 对流解释对流的概念，让学生理解对流是流体中热量通过流体的流动而传递的过程。

通过实例说明对流在日常生活中的应用。

3.3 辐射解释辐射的概念，让学生理解辐射是热量以电磁波的形式传递的过程。

通过实例说明辐射在日常生活中的应用。

第四章：热量计算的应用4.1 热量的吸收与放出讲解物体吸收热量和放出热量的计算方法。

通过实例说明热量吸收与放出在日常生活中的应用。

4.2 热效率的计算讲解热效率的概念，表示为热量输出与热量输入的比值。

给出热效率的计算公式和提高热效率的方法。

4.3 热量的转换讲解热量在不同形式之间的转换，如热能与机械能、电能的转换。

通过实例说明热量转换在日常生活中的应用。

第五章：热量计算的综合应用5.1 食物的热量计算讲解如何计算食物的热量值。

给出食物热量计算的实例。

5.2 环境热量计算讲解如何计算环境中的热量，如室内温度、太阳辐射强度等。

第十四章专题训练热量、热值、效率综合计算1．现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。

已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小芳洗一次澡用热水0.05m3，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。

求：（1）小芳洗澡所用热水的质量为多少？（2）这些水10℃升高到40℃需要吸收多少热量？（3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3）2．对生活垃圾进行分类既是一种时尚，更是生态环保的需要。

将生活垃圾进行分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，其余垃圾在一定条件下，1t垃圾能榨出150kg燃料油。

若将1t垃圾榨出的燃料油给供暖系统的锅炉燃烧，可以将质量为1.5×104kg、初温为20℃的水恰好加热到100℃。

[c水=4.2×103J/(kg·℃)，q燃料油=4.0×107J/kg]求：（1）1t垃圾榨出的燃料油完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）锅炉加热水的效率。

3．如图所示，是一款新型汽车，该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了一段路程，消耗汽油1.2kg，假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求：（1）汽车匀速行驶8min通过的路程是多少m？（2）汽油完全燃烧放出的热量是多少？（3）该汽车发动机做的有用功是多少？（汽油的热值q=4.5×107J/kg）4．飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。

高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力，以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h。

（1）1h内飞机发动机所做的功是多少？。

初三物理 第三讲 热量的计算 热机一．网上课堂 （一）本讲主要内容1．比热的概念、物理意义及单位。

2．理解计算热量的公式：t cm Q ∆=，能用：)(0t t cm Q -=吸，)(0t t cm Q -=放进行有关物理理的计算。

3．用比热概念解释有关的自然现象。

4．燃烧值的概念、公式及单位。

5．人类获得和利用内能的途径和方法。

6．内燃机的构造和工作原理。

（二）学习指导1．知识要点分析（1）比热容，简称：比热。

①物理意义：为了表示质量相等的不同物质，升高（或降低）相同的温度，吸收（或放出）热量是不同的这种性质，引入比热容这一物理量。

每种物质都有自己的比热，比热是物质的一种特性。

②定义：单位质量的某种物质温度升高C ︒1（或降低C ︒1），吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热。

物理量符号“C ”。

水的比热最大这一特性应用很广。

③比热的大小：与物质种类和状态有关，与物体质量多少、温度变化多少、吸收热量的多少均无关系。

④单位：“焦/（千克︒⋅C ）”或“J /（kg C ︒⋅）。

水的比热：)(102.43C kg J C ︒⋅⨯=水指的是1 kg 水温度升高（或降低）C ︒1，吸收（或放出）的热量为J 3102.4⨯。

（2）热量的计算在公式：⎪⎩⎪⎨⎧-∆--∆=物体改变的温度物体的质量物质的比热中t m C t cm Q温度升高时：0t t t t -==∆升 温度降低时：t t t t -==∆0降在热传递过程中，如果不计热散失，则低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量，直到它们温度相同时为止，即放吸Q Q =，这一关系式也叫“热平衡方程”。

（3）燃烧值：燃料燃烧时，化学能转化为内能，这是人类使用的能量的主要来源。

①定义：1千克（或1立方米）某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的燃烧值。

物理量符号“q ”。

②定义式：m Q q = 或 VQq =。

注意：公式中的Q 表示燃料完全燃烧释放的热量。