九年级物理热量热效率综合计算(终审稿)

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。

知识点一：热值热值定义：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

用符号q 表示。

单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克 J/kg气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米 J/m 3热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。

热值公式： ①Q ＝qm m=Q q q=Q m①Q ＝qV V=Q q q=Q VQ —放出的热量—焦耳（J ）；q —热值—焦耳每立方米（J/m 3）；V —燃料体积—立方米（m 3）。

物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg ，它表示：1kg 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 。

煤气的热值是3.9×107J/m 3，它表示：1m 3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J练习题1：2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心，由长征二号F 改进型遥十六运载火箭发射升空。

火箭使用燃料必须具备的特点是（ ）A ．较大的热值B ．较低的沸点C ．较大的比热容D ．较高的凝固点热机效率知识导航知识点练习练习题2：一桶煤油用去一半，发生变化的物理量是（）A.质量B.密度C.热值D.比热容练习题3：下列说法正确的是（）A.燃料的热值数值上等于1kg该燃料完全燃烧时放出的热量B.容易燃烧的燃料，其热值一定大C.燃料燃烧释放的热量越多，燃料的热值越大D.做功和热传递都能改变物体的内能，但它们改变内能的实质不同练习题4：关于燃料的热值说法正确的是（）A.燃料燃烧越充分，其热值越大B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小D.焦炭的热值是7⨯，完全燃烧1kg焦炭能放出73.010J/kg⨯的热量3.010J练习题5：关于燃料的热值，以下说法中正确的是（）A．燃料的热值数值上等于1kg该燃料燃烧时放出的热量B．燃料的热值越大，燃烧放出的热量越多C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大D．相同质量的不同燃料，完全燃烧时热值大的放出的热量多练习题6：汽油的热值q=4.6×107J/kg ，其物理意义是 。

1. 小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器,加满水后,经过4h阳光的照射,水温由原来的20℃升高到了40℃.请问：在这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧多少千克焦炭?[水的比热容C水＝4.2×103J/(kg·℃)、焦炭的热值q＝3.0×107J/kg]2. 一单缸汽油机的飞轮每分钟转600周,做功冲程中燃气对活塞的压强为5×105Pa,设压强在此过程中不变,活塞冲程为0.2m,活塞横截面积为100cm2,求汽油机的功率.3. 某快艇使用的汽油热值约为4.6×107J/kg,密度约为0.7×103kg/m3,油箱容积50L,它在水中匀速航行时所受的阻力f=1400N,试求:⑴如果把油箱装满,则汽油的质量是多少⑵若快艇匀速行驶46km,则牵引力所做的功是多少⑶若快艇匀速行驶46km耗油8L,则发动机的效率为多少4. 小明的爸爸新买了一辆小汽车,小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km,用时2h,消耗汽油9kg,其发动机的功率为23kW。

请运用所学的知识解答下列问题。

(汽油的热值为4.6×107J/kg)(1)观察小汽车的外型,结合所学物理知识，小明认为小汽车在水平路面高速行驶时对地面的压力比静止时。

(2)汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大(3)汽车发动机的效率是多少5. 安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用.如图所示,一太阳能热水器内装有质量为250kg,温度为20℃的水,在阳光照射一段时间后,水温升高到80℃.(1)水吸收的太阳能是多少?(2)这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量?(q干木柴=1.2×107J/kg)6、某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6 kg的无烟煤。

水的比热容是4.2 ×10 3 J／(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×l 0 7 J／kg。

九年级物理（上）期中复习热量、热值和热效率的综合计算◆类型一热传递中热量的有关计算方法技巧热量的计算公式有两个，一个是吸收热量的计算公式:Q吸＝cm(t-t0);另一个是放出热量的计算公式:Q放＝cm(t0-t).针对练习1.将质量是0.5kg的水加热，使它的温度从20℃升高到60℃，需要吸收的热量是[c水＝4.2×103J/(kg·℃)] （）A.4.2×104JB.1.26×104JC.8.4×104JD.8.4×107J2.质量为1kg、温度为82℃的铝块，温度降低到40℃时，放出了的热量。

如果这些热量全部被水吸收，能使0.44kg水从20℃升高到40℃。

[已知铝的比热容为c铝＝0.88×103J/(kg・℃)3.用两个相同的加热器，分别给质量初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化关系的图像如图。

根据图像可知甲液体的比热容(选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体的比热容。

如果乙液体是水，那么质量为500g，初温为20℃的乙液体吸收1.89×105J的热量，乙液体的温度升高了℃。

[气压为1标准大气压，水的比热容为4.2×103J/(kg・℃)4.质量为1kg的铁锅中放有2kg的水，要把它们从20℃加热到80℃。

已知铁的比热容是0.46×103J/(kg・℃)，则在此过程中铁锅和水一共要吸收多少热量?◆类型二燃料燃烧中吸、放热的有关计算方法技巧此类型题目中加入了燃料的热值计算。

一般情况下吸热的物质是水，放出的热量是由燃料燃烧产生的，所以Q吸＝cm(t-t0)，Q放＝qm(气体燃料Q放＝qV)。

当不计算热损失时Q吸＝Q放。

注意计算时要统一单位，m(或V)—kg(或m3);q—J/kg(或J/m3)。

针对练习5.(2019·凉山中考)现有0.028kg酒精，完全燃烧释放的热量为，若这些热量完全被水吸收，可以使10kg的水，温度从20℃升高到℃。

初三物理热机的热效率计算热机是指能够将热能转化为机械能的装置，在能源转化领域具有重要地位。

而热效率则是衡量热机性能的重要指标。

本文将介绍初三物理中热机的热效率计算方法。

一、热机的热效率定义热效率（η）是指热机输出的机械能与输入的热能之间的比值，用来衡量热机的能量利用率。

热效率可以用以下公式表示：η = 机械能输出 / 热能输入其中，机械能输出是指热机通过做功输出的机械能，热能输入是指热机输入的热能。

二、热机的热效率计算方法1. 单级汽轮机的热效率计算对于单级汽轮机，其热效率可以用以下公式计算：η = 1 - T排气 / T进气其中，T排气是指汽轮机排气的温度，T进气是指汽轮机进气的温度。

2. 单级热泵的热效率计算对于单级热泵，其热效率可以用以下公式计算：η = 热量输出 / 热量输入 = 热量输出 / (热量输出 + 压缩功耗)其中，热量输出是指热泵输出的热量，热量输入是指热泵输入的热量，压缩功耗是指热泵压缩过程中消耗的功。

3. 单级内燃机的热效率计算对于单级内燃机，其热效率可以用以下公式计算：η = 有效功 / 热能输入其中，有效功是指内燃机输出的净功，热能输入是指内燃机输入的热能。

三、热效率的提高方法为了提高热机的热效率，可以采取以下措施：1. 增加燃烧温度：提高燃料的燃烧温度可以增加热机的热效率，但要注意不能超过燃料的熔点。

2. 减少热能损失：通过增加绝缘材料、改善传热条件等方式减少热能在热机中的损失。

3. 优化工作过程：通过合理的工作过程设计，减少热能在转化过程中的损失，提高热机的能量利用率。

四、热效率计算的应用热效率计算在实际应用中具有重要意义。

例如，在工业生产中，热效率的提高可以有效降低能源成本，提高生产效率。

在环保领域，热效率的优化可以减少能源的消耗，减少对环境的负面影响。

总结：热效率是热机的重要性能指标，用来衡量热机能量的利用率。

本文介绍了初三物理中热机的热效率计算方法，包括单级汽轮机、单级热泵和单级内燃机等。