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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。
一、选择题1．小明做热学实验时将一瓶煤油用去一半，则剩下的一半（）A．比热容不变，热值变为原来的一半B．比热容和热值都没有发生变化C．热值不变，比热容变为原来的一半D．比热容和热值都变为原来的一半B解析：B比热容是物质本身的一种性质和物质种类，物态有关，热值是燃料本身的一种性质，和燃料种类有关，一瓶煤油用去一半，物质的种类不变，物态不变，所以比热容和热值都不变。
故选B。
2．下列关于能量的转化正确的是（）A．钻木取火﹣﹣﹣内能转化为机械能B．光合作用﹣﹣﹣光能转化为内能C．日光灯﹣﹣﹣光能转化为电能D．电饭锅﹣﹣﹣电能转化为内能D解析：DA．钻木取火是把机械能转化为内能，故A不符合题意；B．光合作用是把光能转化为化学能，故B不符合题意；C．日光灯是把电能转化为光能，故C不符合题意；D．电饭锅是应用电流热效应工作的，把电能转化为内能，故D符合题意。
故选D。
3．如图所示，甲、乙两图中的装置是研究不同物质的热值实验、下列说法正确的是（）A．甲、乙两装置实验时，需要保持加热时间相同B．甲、乙两装置中液体升高的温度越高，燃料的热值越大C．甲、乙两装置实验时，不需要保持液体质量相同D．甲、乙两装置实验时，不需要保持燃料质量相同B解析：B研究不同物质的热值实验中，采用了控制变量法，需要控制燃料的质量相同；为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，液体升高的温度越高，燃料的热值越大。
实验中不需要控制燃料的加热时间相同，一定要让两种液体完全燃烧，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．柴油机与汽油机相比，下列说法错误的是（）A．柴油机有喷油嘴没有火花塞B．柴油机吸气冲程进入汽缸的只有空气C．柴油机效率更低一些D．压缩冲程中，柴油机缸内气体被压缩程度更大C解析：CA．柴油机有喷油嘴，而汽油机的顶部有火花塞，故A正确，不符合题意；B．柴油机吸气冲程进入汽缸的只有空气，汽油机在吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物，故B正确，不符合题意；CD．由于柴油机和汽油机的结构和点燃方式不同，使得柴油机的效率比汽油机的效率高，且在压缩冲程中，柴油机缸内气体被压缩程度更大，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
第十四章内能的利用热学的综合计算1.用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔1min记录一次数据，如下表所示，则该液体的比热容为( )加热时间/min012水的温度/℃202632液体的温度/℃203448A. 0.9×103J/(kg·℃) B．1.8×103J/(kg·℃)C．3.6×103J/(kg·℃) D．1.2×103J/(kg·℃)2. 有一些车辆，为防止发动机温度过高，常在散热器中装水进行冷却。
某发动机工作一段时间，使散热器中8kg的水的温度升高50℃。
若用某种相同质量的油来冷却，则这种油的温度会升高( )[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，c油＝2.0×103J/(kg·℃)]A. 105℃ B．110℃ C．115℃ D．120℃3. 某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，并用这些燃料油加热体积为30m3的水用来供暖，可使水温升高60℃，根据以往经验可知供暖炉的加热效率为84%，则提炼出的燃料油的热值为( )A. 3×107 J/kgB. 3.5×107 J/kgC. 4×107 J/kgD. 4.5×107 J/kg4.质量为50kg的水温度从20℃升高到50℃吸收的热量是____J，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需_____kg的煤气。
[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg]5. 小金分别用质量均为0.5kg的水和煤油进行探究“物质的放热能力与哪些因素有关”实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图所示。
实验过程中，控制水和煤油在相同时间内放出相等的热量，分析图象可以得出____(填“甲”或“乙”)物质为水，煤油在0～15min内放出的热量为_______________J，煤油的比热容为______________J/(kg·℃)。
14章内能的利用（热量计算）1．小明对家中的太阳能热水器进行观察：查看铭牌了解到水箱容积是200L。
给热水器水箱送满水后，利用“温度传感器”读数发现，经过中午三小时的曝晒，水箱中的水温从20℃升高到45℃，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
请你求解下列问题：(1)水吸收的热量是多少？(2)如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，求至少需要燃烧多少千克煤气？ (煤气的热值为q=4.2×107J/kg)2．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200km，消耗汽油20L。
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0.7×103kg/m3，求：(1)汽油的质量；(2)这些汽油完全燃烧放出的热量；(3)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。
3．用一个焦炭炉，将2.5L水从20℃加热到100℃，恰好完全燃烧了100g 焦炭，求：该焦炭炉的效率是多大？（焦炭的热值为3.0×107J/kg）4．一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其v-t图像如图所示，在10s末达到20m/s，0~10s通过的路程为150m。
汽车在整个行驶过程中所受阻力不变，大小为F阻=3000N。
求：(1)汽车做匀速直线运动时牵引力做功的功率是多大？(2)若汽车在整个运动过程中功率保持不变，发动机的热机效率为25%，则那么0~10s内汽车需要燃烧多少千克的汽油（已知汽油的热值为4.6×107J/kg）？（结果保留3位小数）5．已知某型号汽车的重力41.510N G =⨯车，汽车的额定功率4410W P =⨯，当汽车装上货物后，在水平路面上以额定功率匀速行驶，行驶速度大小20m /s v =，若该车受到地面的摩擦力为车总重的0.016倍，受到的空气阻力为1600N （忽略其他摩擦阻力）。
第十四章专题训练热学综合计算1．小明家有一个容积为4L的水壶，水壶里装有初温为25o C的水，在1标准大气压下小明用天然气炉具对水进行加热，已知天然气的热值q=8.4×107J/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg·o C）。
求：（1）烧开4L水，水需要吸收热量多少？（2）若天然气炉具的效率是60%，则烧开4L水需要完全燃烧多少m3的天然气?2．下图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。
该柴油机为单缸四冲程内燃机。
求：（1）正常工作1min，柴油机输出的有用功；（2）正常工作1min消耗柴油的质量（q柴油=4.0×107J/kg）；（3）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
型号HR05b活塞行程100mm转速2400r/min输出功率8kW效率40%3．某型号专用车在测试中，在一段平直的公路上匀速行驶6km用时5分钟，车受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10﹣3m3（假设燃油完全燃烧）。
若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的有用功功率？（2）这些燃油完全燃烧放出的热量？（3）则该专用车的热机效率是多少？4．某同学用酒精灯给100g温度为20℃水加热，经过一段时间测得水温升高到80℃，消耗了4.2g酒精；已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值是3×107J/kg。
求：（1）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；（2）此过程中水吸收的热量；（3）酒精灯烧水时的热效率。
5．油电混合动力汽车是新型节能汽车。
这种汽车在内燃机启动时给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电。
已知某混合动力汽车所用蓄电池能够储存的最大电能是1.9×108J，若该车以90km/h的车速匀速直线行驶20min，此时所受阻力f大小为900N，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，内燃机共消耗燃油2kg。
专题训练(一) 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1．2017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。
当完全燃烧热值为5.6×109 J/m3的可燃冰2 m3时，放出的热量是________J，相当于完全燃烧热值为2.8×107 J/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－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－1－13．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·℃)]4．2017·黔西南州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(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？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4.2×103 J/(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，但温度比水高的金属铜球和铝球(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60 ℃和20 ℃质量相同的水，现将一温度为20 ℃的铁球投入甲杯中足够长时间，取出后再投入乙杯，停留足够长时间。
