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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。
专题热量的综合计算01 专题概述热量计算的内容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热效率的计算．解答此类计算题时，首先要明确热量计算的有关公式：(1)物体升温吸热公式：Q 吸＝cm Δt ＝cm(t －t 0) (2)物体降温放热公式：Q 放＝cm Δt ＝cm(t 0－t) (3)燃料燃烧释放热量公式：Q 放＝mq 或Q 放＝Vq (4)热机效率的计算公式：η＝WQ 放×100%(5)锅炉效率：η＝Q 吸Q 放×100%＝cm 1Δtm 2q （或Vq ）×100%(6)太阳能集热器效率：η＝Q 吸Q 太阳能×100%＝cm ΔtP 0St ×100%(其中P 0表示照射功率，S 表示照射面积，t 表示照射时间)其次要明确解答的基本步骤：一是找温度变化，利用Q 吸＝cm Δt 列出式子；二是利用公式Q 放＝mq 或Q 放＝Vq 列出式子；三是如果涉及效率问题，则有公式Q 吸＝ηQ 放．由三个所列的式子即可得出所求的问题．02 专题训练类型1 一般吸放热问题1．完全燃烧1 kg 柴油放出的热量能使多少质量的水温度升高20 ℃[已知柴油的热值是4.2×107 J/kg ，水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，假定放出的热量被水完全吸收]( )A ．2 kgB ．20 kgC ．50 kgD ．500 kg2．若将一质量为50 g 、温度为10 ℃、比热容为2.52×103 J/(kg·℃)的金属块投入装有90 ℃水的容器内，水温随时间变化的关系如图所示．若无其他热量散失且容器所释放的热量忽略不计，在金属块投入15 s 后，水温不再明显改变，则由水传递至金属块的热量约为( )A ．2 100 JB ．4 200 JC ．6 300 JD ．8 400 J3．(铜仁中考)一太阳能热水器装有100 kg 的水，经过一段时间后，水温从20 ℃上升到80 ℃，则水吸收的热量是________[c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)]，若这些热量由热值q ＝3.0×107 J/kg 的焦炭完全燃烧来提供，需要焦炭________kg(不计热量损失)．4．质量为2 kg 的某种物质，温度从20 ℃升高到40 ℃，吸收的热量是1.88×104 J ，该物质的比热容是________J/(kg·℃)．5．与煤炭相比，天然气目前正被更广泛地使用，天然气的热值是7.5×107 J/m 3，若某家庭一个月使用了20 m 3的天然气，这些热量相当于完全燃烧________kg 烟煤放出的热量．(烟煤的热值为3×107 J/kg)6．(绵阳中考)一温度为20 ℃、质量为4.2 kg 的铁块的温度升高到80 ℃，需要吸收________J 的热量．然后将其放入一个装有温度为10 ℃、质量为1.15 kg 的水的量热器中，最后水的温度将升高到________ ℃.[忽略量热器吸热，c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c 铁＝0.46×103 J/(kg·℃)]7．将装有热牛奶的奶瓶放入室温下的水中，装水容器中的水温约为20 ℃，质量约为1 kg ，热奶的温度约为90 ℃，质量约为0.5 kg ，经过一段时间后，再测量容器中的水和奶瓶中的奶的温度均为40 ℃，若牛奶放出的热量全部被水吸收，则牛奶的比热容为多少？类型2 热量的利用效率问题8．(淮安期中)某汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2 g 汽油(热值为4.6×107 J/kg)获得的机械能是( )A ．2.76×104 JB ．3.22×104 JC ．0.92×104 JD ．2.3×104 J9．(营口中考)小亮家有一个容积为2 L的水壶，水壶里装有初温为25 ℃的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热．[已知天然气的热值q＝8.4×107 J/m3，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]求：(1)烧开1 L水，水需要吸收多少热量？(2)若天然气炉具的效率是30%，则烧开1 L水需要完全燃烧多少m3的天然气？10．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：(1)水在10 h内吸收的热量；(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；(天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率．11．随着国民经济的发展，汽车已走进家庭．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100 km，消耗汽油10 L．若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103 kg/m3，求：(1)这些汽油完全燃烧放出的热量；(2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力．小专题(一) 热量的综合计算1．D 2.C 3.2.52×107 J 0.84 4.470 5.50 6.1.1592×105 30 7.水吸收的热量Q 吸＝c 水m 水Δt 水＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg ×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×104 J 牛奶释放的热量Q 放＝Q 吸＝8.4×104 J 由Q 放＝cm(t 0－t)得牛奶的比热容：c 牛奶＝Q 放m 牛奶（t 0牛奶－t 牛奶）＝8.4×104 J 0.5 kg ×（90 ℃－40 ℃）＝3.36×103 J/(kg·℃) 8.D 9.(1)由题意可知水的体积V 水＝1 L ＝1×10－3 m 3 由ρ＝m V 可得，m 水＝ρ水V 水＝1.0×103 kg/m 3×1×10－3 m 3＝1 kg 一标准大气压下水的沸点是100 ℃ 则水吸收的热量：Q 吸＝c水m水(t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg ×(100 ℃－25 ℃)＝3.15×105J (2)由η＝Q 吸Q 放得 Q 放＝Q 吸η＝3.15×105 J 30%＝1.05×106J 由Q 放＝Vq 得 V 天然气＝Q 放q ＝1.05×106 J 8.4×107 J/m 3＝1.25×10－2 m3 10.(1)水吸收的热量(有用能量)：Q 吸＝cmΔt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg ×50 ℃＝2.1×107 J (2)由题知，Q 放＝Vq ＝Q 吸＝2.1×107 J ，需要天然气的体积：V ＝Q 放q ＝ 2.1×107 J8.4×107 J/m3＝0.25 m 3 (3)10 h 太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)：Q 太阳能＝P 0St ＝1.68×106 J/(m 2·h)×2.5 m 2×10 h ＝4.2×107 J η＝Q 吸Q 太阳能×100%＝2.1×107 J 4.2×107 J×100%＝50% 11.(1)汽油的体积V ＝10 L ＝10×10－3 m 3，由ρ＝m V 变形可得汽油的质量：m ＝ρV ＝0.7×103kg/m 3×10×10－3 m 3＝7 kg 汽油完全燃烧放出的热量：Q 放＝mq ＝7 kg ×4.6×107 J/kg ＝3.22×108 J (2)由题知，用来驱动汽车做的有用功：W 有＝Q 放×30%＝3.22×108 J ×30%＝9.66×107 J 由W 有＝Fs 得轿车牵引力：F ＝W 有s＝9.66×107 J100×103 m＝966 N 又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：f ＝F ＝966 N。
专题训练(二)热量、热值和热效率的综合计算►类型一一般吸热、放热的计算1．[2019·泸州] 2017年6月2日中央电视台报道，我国在南海海底实现“可燃冰”连续稳定产气22天，“可燃冰”燃烧时将化学能转化为________能，完全燃烧热值为5.6×109 J/m3的“可燃冰”2 m3，放出的热量是________J，相当于完全燃烧热值为2.8×107J/m3的天然气________m3放出的热量．2．用两个相同的电加热器给质量同为2 kg的物质甲和水加热，它们的温度随时间的变化关系如图ZT－2－1所示，据此判断甲物质10 min吸收的热量为________J．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]图ZT－2－13．在标准大气压下，质量为10 kg的水，吸收1.26×106J的热量，温度能从72 ℃升高到________．[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]4．[2019·黔西南州] 某学校锅炉用天然气作燃料给水加热．已知天然气的热值为4.0×107J/m3.问：(不计热量损失)(1)完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得多少热量？(2)这些热量可以使1000 kg的水从30 ℃升高到多少摄氏度？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]5．重庆温泉资源十分丰富，被誉为“温泉之都”，温泉水主要靠地热，温度大多在60 ℃以上．取质量为400 g、温度为60 ℃的温泉水加热，当吸收了5.04×104J的热量后，温度升高到多少摄氏度？此时这些水会不会沸腾？[假设当时的气压为标准大气压，水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]►类型二热平衡方程的应用6．甲、乙两杯冷水，质量相同，初温也相同．将质量和初温都相同，但温度比水高的铜球和铝球(c铜＜c铝)分别投入两杯冷水中，不计热量损失，水也不溢出，达到平衡时() A．盛铜球的那杯水末温高B．盛铝球的那杯水末温高C．两杯水温度一样高D．以上情况均有可能7．甲、乙两杯中分别盛有温度为60 ℃和20 ℃但质量相同的水，现将一个温度为20 ℃的铁球投入甲杯中足够长时间，取出后再投入乙杯中停留足够长时间．如果不计热量损失，比较甲、乙两杯水的温度变化，则()A．Δt甲＜Δt乙B．Δt甲＞Δt乙C．Δt甲＝Δt乙D．无法判定8．一根质量为2 g的烧红的铁钉，温度是600 ℃，若它的温度降低到100 ℃，释放的热量为________J．若这些热量全部用于加热100 g常温的水，则水温将升高________℃.[已知铁的比热容为0.46×103J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]9．质量相等，初温均为10 ℃的甲、乙两物体，将它们分别投入温度均为60 ℃的等质量的两杯热水中，热平衡后甲所在杯中热水温度降低了5 ℃，乙所在杯中热水温度降低了20 ℃，不考虑热损失，则甲、乙两物体的比热容之比为________．10．将质量为4 kg的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合后，末温度为40 ℃，不计热量损失，则：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)](1)热水放出的热量是多少焦耳？(2)冷水原来的温度是多少摄氏度？►类型三有关热效率的计算11．小明在家用燃气灶烧水，已知水壶里水的体积为3 L，水的初温为20 ℃，现将水加热至100 ℃，消耗燃气为0.04 m3，已知燃气的热值为4.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则水的内能增加了________J，燃气灶烧水的效率为________．12．太阳能是一种清洁能源．某太阳能热水器水箱容积为300 L，集热管的有效采光面积为3 m2，某天日照时间为8 h，每平方米平均每秒接收太阳辐射能1.4×103J，接收的太阳辐射能中有70%能被水箱里的水吸收，则该天热水器水箱里的水温度可以升高________℃.[不计水箱中水的散热，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]13．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率________(选填“升高”“不变”或“降低”)．已知某台汽油机的效率是30%，如果这台汽油机用来做有用功的能量是9×104J，则这段时间里汽油机消耗了________g的汽油．(汽油的热值取4×107J/kg) 14．某物理兴趣小组的同学用煤炉给8 kg的水加热，同时他们绘制了如图ZT－2－2所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在4 min内完全燃烧了1.4 kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg.求：(1)经过4 min时间加热，水所吸收的热量．(2)煤炉烧水时的热效率．图ZT－2－215．重410 N的汽车在平直路面上匀速运动，所受阻力为920 N，汽车牵引力功率为9.2 kW，其汽油发动机效率为20%，汽油热值是4.6×107J/kg，若汽车运动了100 s，问：(1)发动机对汽车的牵引力多大？(2)牵引力做了多少功？(3)汽车通过的距离多长？(4)所消耗汽油的质量是多少？详解详析1．内 1.12×1010 400[解析] (1)可燃冰在燃烧时，化学能转化成内能．(2)2 m 3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q 放＝V 可燃冰q 可燃冰＝2 m 3×5.6×109 J/m 3＝1.12×1010 J ；由Q 放＝Vq 得天然气的体积：V 天然气＝Q 放q 天然气＝1.12×1010 J 2.8×107 J/m 3＝400 m 3. 2．2.52×105 [解析] 用两个相同的电加热器给质量相同的物质甲和水加热，由图像可知，水温度升高60 ℃需加热20 min ，物质甲温度升高60 ℃需加热10 min.因为物质吸收的热量和时间成正比，所以，质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为：Q 水吸＝2Q 甲吸．由Q 吸＝cm Δt 得：c ＝Q 吸m Δt，则c 水＝2c 甲．又因为c 水＝4.2×103 J/(kg ·℃)，所以c 甲＝c 水2＝2.1×103 J/(kg ·℃)，甲物质10 min 升高了60 ℃，Q 甲吸＝c 甲m 甲Δt 甲＝2.1×103 J/(kg ·℃)×2 kg ×60 ℃＝2.52×105 J.3．100 ℃ [解析] 根据吸热公式Q 吸＝cm Δt 得：Δt ＝Q 吸cm ＝ 1.26×106 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×10 kg＝30 ℃.由题知，水的初温为72 ℃，在标准大气压下水的沸点为100 ℃，达到沸点以后虽然继续吸热，但温度不变，所以末温为100 ℃.4．(1)完全燃烧4.2 m 3的天然气放出的热量：Q 放＝Vq ＝4.2 m 3×4.0×107 J/m 3＝1.68×108 J.(2)水吸收的热量：Q 吸＝Q 放＝1.68×108 J ，由Q 吸＝cm Δt 得，水升高的温度：Δt ＝Q 吸c 水m 水＝ 1.68×108 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×1000 kg＝40 ℃； 水的末温t ＝Δt ＋t 0＝40 ℃＋30 ℃＝70 ℃.5．水吸收的热量：Q 吸＝5.04×104 J ，由Q 吸＝cm Δt 可得，水升高的温度：Δt ＝Q 吸c 水m 水＝5.04×104 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×0.4 kg＝30 ℃.当时水的温度为60 ℃，吸收了5.04×104 J 的热量后，温度升高到60 ℃＋30 ℃＝90 ℃，因为标准大气压下水的沸点为100 ℃，故此时这些水不会沸腾．6．B7．B [解析] 将温度为20 ℃的铁球放入温度为60 ℃的甲杯水中时，铁球吸收热量，水放出热量，Q 吸1＝Q 放1，即c 铁m 铁(t －t 0铁)＝c 水m 水(t 0水－t )；再将铁球放入温度为20 ℃、质量与甲杯中水相同的乙杯水中时，铁球放出热量，水吸收热量，Q 吸2＝Q 放2，即c 水m 水(t ′－t 0水′)＝c 铁m 铁(t －t ′)；因为铁球第一次温度变化大于第二次温度变化，即t －t 0铁＞t －t ′，所以t 0水－t ＞t ′－t 0水′，即Δt 甲＞Δt 乙．8．460 1.09 [解析] (1)铁钉放出的热量：Q 放＝c 铁m 铁Δt ＝0.46×103 J/(kg ·℃)×2×10－3 kg ×(600 ℃－100 ℃)＝460 J ．(2)由题知：Q 吸＝Q 放＝460 J ，因为Q 吸＝c 水m 水Δt ′，所以Δt ′＝Q 吸c 水m 水＝460 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×0.1 kg≈1.09 ℃. 9．1∶6 [解析] 物体甲放入热水中后，它们的共同温度为60 ℃－5 ℃＝55 ℃，水放出的热量Q 放＝c 水m 水Δt 水，甲吸收的热量Q 吸＝c 甲m 甲Δt 甲，根据热平衡方程：Q 放＝Q 吸，即c 水m 水Δt 水＝c 甲m 甲Δt 甲，代入相关数据得：c 甲＝c 水m 水9m 甲；物体乙放入热水中后，它们的共同温度为60 ℃－20 ℃＝40 ℃，水放出的热量Q 放′＝c 水m 水Δt 水′，乙吸收的热量Q 吸′＝c 乙m 乙Δt 乙′，根据热平衡方程：Q 放＝Q 吸，即c 水m 水Δt 水′＝c 乙m 乙Δt 乙′，代入相关数据得：c 乙＝2c 水m 水3 m 乙.甲、乙两物体质量相等，即m 甲＝m 乙，则c 甲c 乙＝1923＝16. 10．(1)热水放出的热量：Q 放＝c 水m 2(t 热－t )＝4.2×103 J/(kg ·℃)×3 kg ×(80 ℃－40 ℃)＝5.04×105 J.(2)不计热量损失，Q 吸＝Q 放＝5.04×105 J ，因为Q 吸＝cm Δt ，所以Δt ＝Q 吸c 水m 1＝ 5.04×105 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×4 kg＝30 ℃，则冷水的初温：t 冷＝t －Δt ＝40 ℃－30 ℃＝10 ℃.11．1.008×106 60%[解析] (1)水的体积：V ＝3 L ＝3 dm 3＝3×10－3 m 3，由ρ＝m V可得，水的质量：m ＝ρV ＝1.0×103 kg/m 3×3×10－3 m 3＝3 kg ，水吸收的热量：Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.2×103 J/(kg ·℃)×3 kg ×(100 ℃－20 ℃)＝1.008×106 J ，水吸收的热量即为水的内能增加值．(2)天然气完全燃烧放出的热量：Q 放＝qV ＝4.2×107 J/m 3×0.04 m 3＝1.68×106 J ；燃气灶的效率：η＝Q 吸Q 放×100%＝1.008×106 J 1.68×106 J×100%＝60%. 12．67.2 [解析] (1)水箱内水的体积：V ＝300 L ＝300×10－3 m 3＝0.3 m 3，由ρ＝m V得，水箱内水的质量：m ＝ρV ＝1×103 kg/m 3×0.3 m 3＝300 kg ，水吸收的热量：Q 吸＝1.4×103 J/(m 2·s)×(8×3600 s)×3 m 2×70%＝8.4672×107 J ，因为Q 吸＝cm Δt ，所以Δt ＝Q 吸cm ＝8.4672×107 J 4.2×103 J/（kg ·℃）×300 kg＝67.2 ℃. 13．降低 7.5 [解析] 汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低．因为η＝W 有用Q 放×100%，所以Q 放＝W 有用η＝9×104 J 30%＝3×105 J ，因为Q 放＝ mq ，所以 m ＝Q 放q ＝3×105 J 4×107 J/kg＝0.0075 kg ＝7.5 g. 14．(1)经过4 min 时间加热，水所吸收的热量：Q 吸＝c 水m 水(t －t 0)＝4.2×103 J/(kg ·℃)×8 kg ×(70 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J.(2)煤完全燃烧放出的热量：Q 放＝m 煤q 煤＝1.4 kg ×3×107 J/kg ＝4.2×107 J ；煤炉烧水时的热效率：η＝Q 吸Q 放×100%＝1.68×106 J 4.2×107 J×100%＝4%. 15．(1)因为汽车在平直路面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平方向汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，即F ＝f ＝920 N.(2)汽车牵引力功率为P ＝9.2 kW ＝9200 W ，由P ＝W t得，牵引力做的功：W ＝Pt ＝9200 W ×100 s ＝9.2×105 J. (3)由W ＝Fs 得，汽车通过的距离：s ＝W F ＝9.2×105J 920 N＝1000 m. (4)由η＝W Q ×100%得，汽油完全燃烧放出的热量：Q ＝W η＝9.2×105 J 20%＝4.6×106 J ， 由Q ＝mq 得，所消耗汽油的质量：m ＝Q q ＝ 4.6×106 J 4.6×107 J/kg＝0.1 kg.。
第十四章专题训练热量相关综合计算1．小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。
小华用容量为5L的水壶装满水，水的初温是20℃，然后将水烧开。
烧水前天然气表的示数是2365.02m3，水刚烧开时天然气表的示数变为2365.12m3，天然气的热值为3.2×107J/ m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。
求：（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；（3）天然气灶的效率η。
2．今年“五一”期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.6×103kg，汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，g=10N/kg，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧）；（1）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？（2）汽车以90km/h的速度在平直公路上匀速行驶的功率为多少？（3）汽车全程消耗汽油多少千克？3．深圳比亚迪汽车发布，其研发的骁云插混专用1.5L发动机的热效率高达43%，是全球热效率最高的量产汽油发动机。
公司旗下比亚迪宋PLUSDM﹣i车型搭载有此款发动机，此车型100km油耗为4.4L（质量为3kg），汽油热值q=4.6×107J/kg，求：（1）4.4L汽油完全燃烧，可释放多少热量Q。
（2）骁云1.5L发动机消耗4.4L汽油对外做的功W？（3）此车型匀速行驶100km所受的平均阻力f。
4．淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。
现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却，求：（1）金属块在冷却过程中放出多少热量？（2）若把这些热量全部用于给35℃、1kg的水加热，在一标准大气压下水温升高多少摄氏度？[已知金属的比热容为0.49×103J/(kg·℃)，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]5．某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶6.9km，用时345s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧，通过计算可知：（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少J？（2）汽车牵引力做功的功率是多大？（3）汽车发动机的效率是多大？6．如图所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量为1000J。
专题训练(一) 热量综合计算类型1 Q=cmΔt、Q=mq(Q=vq)的应用1.[2020·盐城] 小华在燃烧皿中放入5 g 酒精,对300 g 水加热,待酒精燃尽后水温升高了50 ℃。
已知水的比热容为 4.2×103J/(kg ·℃),酒精的热值为3.0×107J/kg,此过程中,酒精燃烧放出的热量为 J,水吸收的热量为 J,水的内能是通过 的方式增加的。
2.[2020·哈尔滨] 在标准大气压下,把一壶盛有质量为2 kg,温度为20 ℃的水烧开(不计热损失),需要吸收的热量为 J;若不考虑热量散失,这些热量需要完全燃烧 m 3的天然气来提供。
[c 水=4.2×103J/(kg ·℃),q 天然气=3.0×107J/m 3]3.小明用电热水壶来加热水,将 1.5 kg 的水从20 ℃加热到100 ℃,水需吸收的热量为 J 。
已知该电热水壶每分钟可以产生1.68×105J 的热量,若不计热量损失,要将1.5 kg 的水从20 ℃加热到100 ℃,需要 min 。
4.[2019·聊城] 2019年5月6日,聊城首批30辆氢燃料新能源公交车(如图ZT-1-1所示)投放使用。
氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是21世纪最理想的能源。
求:[c水=4.2×103 J/(kg ·℃),q 氢=1.4×108J/kg](1)质量为0.3 kg 的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为200 kg 、温度为15 ℃的水吸收,则水升高的温度是多少。
(3)某氢能源公交车以140 kW 的恒定功率匀速行驶,如果0.3 kg 的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
图ZT-1-1规律方法类型2 有关热效率的计算5.[2020·绵阳] 四川人爱吃辣,色香味俱佳的红油辣子是四川人家常必备。
专题训练(一) 热量、热值和热效率的综合计算▶类型一一般的吸、放热计算1.在标准大气压下,质量为10 kg的水,吸收1.26×106 J的热量,温度能从72 ℃升高到。
[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]2.一个质量为2 g的烧红的铁钉,温度是600 ℃,若它的温度降低到100 ℃,释放的热量为J。
若这些热量全部用于加热100 g常温的水,则水温将升高℃。
[结果保留整数,已知c铁=0.46×103 J/(kg·℃),c水=4.2×103 J/(kg·℃)]3.[2019·无锡]用煤气灶将质量为4 kg的水,从25 ℃加热到50 ℃,水吸收的热量为J。
若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量,则需要完全燃烧 kg的煤气。
[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]4.用两个相同的电加热器给质量均为2 kg的甲物质和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图ZT-1-1所示,据此判断甲物质10 min吸收的热量为J。
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]图ZT-1-15.某学校锅炉用天然气做燃料给水加热。
已知天然气的热值为4.0×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(不计热量损失)(1)完全燃烧4.2 m3的天然气可以获得多少热量?(2)这些热量可以使1000 kg的水从30 ℃升高到多少摄氏度?6.重庆温泉资源十分丰富,被誉为“温泉之都”,温泉水主要靠地热,温度大多在60 ℃以上。
取质量为400 g、温度为60 ℃的温泉水加热,当吸收了5.04×104 J的热量后,水的温度升高到多少摄氏度?此时这些水会不会沸腾?[假设当时的气压为标准大气压,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]7.将质量为4 kg的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合后,末温为40 ℃,不计热量损失,则:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)](1)热水放出的热量是多少焦耳?(2)冷水原来的温度是多少摄氏度?▶类型二有关热效率的计算8.小明在家用燃气灶烧水,已知水壶里水的体积为 3 L,水的初温为20 ℃,现将水加热至100 ℃,消耗燃气0.04 m3,已知燃气的热值为4.2×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则水的内能增加了J,燃气灶烧水的效率为。
初三物理热和能综合专题试题答案及解析1.“十一”假期，小明一家驱车外出旅游。
当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。
已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。
（汽油热值q=3.3×107J/L，g=10N/kg)（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？（2）该车加一满箱汽油，则这箱汽油完全燃烧产生的热量是多少焦？（3）该车加一满箱汽油，按照以上速度与效率，最多可以匀速直线行驶多远的路程？【答案】(1)33000W (2)1.65×109J (3)600Km。
【解析】（1）汽车匀速前进受到的阻力：f=0.08G=0.08mg=0.08×1375kg×10N/kg=1100N；∵汽车匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，∴汽车受到的牵引力：F=f=1100N，这时汽车牵引力做功的功率：P="W/t" ="Fs/t" =Fv=1100N×30m/s=33000W；（2）汽油完全燃烧放出的热量为：=Vq=3.3×107J/L×50L=1.65×109J，Q放（3）∵汽车的效率为40%，∴牵引力做的有用功：W有用=ηW=40%×1.65×109J=6.6×108J，总根据W=Fs可得，汽车行驶的路程为：/F =6.6×108J/1100N =6×105m=600km．s=W有用【考点】功率的计算；二力平衡条件的应用；功率计算公式的应用2.下列有关热现象的说法中，正确的是（）A．分子间既有引力又有斥力，分子间的距离越大作用力也越大B．机械能与整个物体的运动情况有关，内能与物体内部分子的热运动有关C．震后疾病防控消毒时空气中散发一股浓浓的药味，是药物分子的扩散现象D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和热量是不同的物理量，单位也不同【答案】C【解析】分子之间既存在引力又存在斥力，分子力是引力和斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，但斥力变化得更快一些，故A错误；内能与机械能是两种不同形式的能量，机械能与整个物体机械运动的情况有关，内能与物体内部分子的无规则热运动和相互作用情况有关．物体总是具有内能，但不一定具有机械能．故B错误；扩散现象是分子运动的结果，一切物质的分子都在不停地做无规则运动．故C正确；改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的．在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，因此能量的单位应该和热量的单位相同，和功的单位相同，都是焦耳，故D错误．故选C．【考点】分子动理论的基本观点；机械能与内能的区别；改变物体的内能的方法；功和热量的单位3.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给lOkg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。
专项训练一热量的综合计算1.小丽为了测试汽车发动机的效率,开车以60 km/h的平均速度行驶了120 km,用去汽油25 L,已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3,热值为4.6×107 J/kg,发动机的功率为32.2 kW,则该汽车发动机的效率为()A.23.6%B.28.8%C.36.5%D.38%2.(2020·贵州铜仁中考)质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为J,如果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高℃。
[干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]3.将焚烧生活垃圾放出的热量用来发电,是综合利用垃圾的一种方法。
据资料显示,目前,全国每年城市生活垃圾约有1.6×108 t。
焚烧1 t垃圾可放出1.5×1010 J热量,若我国每年的城市生活垃圾全部焚烧,则放出的热量是J,这相当于kg煤炭完全燃烧放出的热量(煤炭的热值为3.0×107 J/kg)。
4.(2020·内蒙古呼和浩特中考)某品牌太阳能热水器,水箱内有200 kg的水。
水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
(1)在阳光照射下,水的温度升高了10 ℃,求水吸收的热量。
(2)天气原因,水箱内200 kg的水,温度从90 ℃降低到50 ℃,和温度从30 ℃升高到80 ℃,水放出的热量与吸收的热量之比是多少?5.天然气灶使用方便、经济环保,备受人们青睐。
小明用天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至90 ℃,用时约10 min。
天然气的热值为3.5×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)求该过程中水吸收的热量。
(2)若该过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,则需要多少立方米的天然气?6.一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母λ表示。
