1.与热量相关的计算2热量的计算是初中物理计算中的重要的计算类型之一,它除了出现在与比热容、燃料的热值相关的计算题中外,还可以跟机械功、内能、电功或电能、效率等知识点构成综合计算题,历来是中考试卷中压轴题的命题热点之一在上述计算中,用到的相关公式如下:⑴Q吸=cm(t-t0) (物体升温过程吸收的热量)⑵Q放=cm(t0-t) (物体降温过程放出的热量)⑶Q放=mq (固体或液体燃料完全燃烧放出的热量)或Q放=Vq (气体燃料完全燃烧放出的热量)⑷η (效率通项公式,E有用代表有用的那部分功或能量,E总代表总功或能量) 【解题技巧】第⑴、⑵两个公式可以用一个通项公式Q=cm△t来表示应用技巧是:在Q、c、m、△t四个量中,只要任意已知其中的三个量,就可以用这些公式本身或变形来计算出未知的那个量题型1 比热容、热值、效率的综合计算【例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50 kg,水的比热容是4.2×103J/kg·℃。
求:⑴水从热水器中吸收多少热量?⑵若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收,需要消耗多少米3的天然气?(天然气的热值q=4×107 J/m3)思路点拨 ⑴水的质量、比热容、初温和末温都已知,水吸收的热量直接由公式Q吸=cm(t-t0)计算⑵根据水吸收的热量和水的吸热效率可以计算出天然气完全燃烧放出的热量,再用Q放=Vq变形可求出天然气的体积解答 ⑴水从热水器中吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/kg·℃×50 kg×(40℃-10℃)=6.3×106 J⑵天然气完全燃烧放出的热量为需要消耗天然气的体积题型2 机械功、比热容、效率的综合计算【例2】如图专1-1所示,用F=20 N的水平拉力拉着质量为1 kg的正方体铁块在水平地面上做匀速直线运动,运动了0.49 m的路程[c铁=0.46×103J/(kg•℃)]⑴求水平拉力F做的功是多少?⑵若此过程中拉力所做的功全部转化为内能,其中的80%被铁块吸收,求铁块升高的温度是多少?图专1-1思路点拨 ⑴拉力和距离均已知,直接由W=Fs求出拉力所做的功⑵由功和铁块的吸热效率可求出铁块吸收的热量,由Q吸=cm△t变形可计算出铁块升高的温度。
解答 ⑴水平拉力F做的功 W=Fs=20 N×9.2 m=184 J⑵因为铁块吸收的热量Q吸=Wη=cm△t,所以铁块升高的温度【解题方法】在进行含有效率的热量计算时,关键是明确在放热和吸热过程中,哪一部分是有用功(或吸收的热量),哪一部分是总功(或放出的热量),然后以公式η或其变形式为纽带进行计算在【例1】中,水吸收的热量为有用能量,天然气放出的热量为总能量,效率公式为在【例2】中,铁块吸收的内能为有用能量,拉力所做的功为总能量,效率公式为1.节能问题已成为社会一大热点上海中学生慎悦发明一种新型节能锅,在第六届中国国际发明展览会上被中外专家评为金奖专家鉴定比较实验发现,在煮等量的绿豆时,节能锅消耗的煤气为0.2 m3,普通锅则为0.3 m3求:⑴煮等量的绿豆,节能锅比普通锅节省的煤气质量是多少?(ρ煤气=0.6kg/m3)⑵如果将节省的煤气用来烧水,煤气放出的热量有一部分被质量为 3kg的水吸收,使水的温度升高50 ℃,问水吸收的热量是多少?[c水=4.2×l03J/(kg•℃)]2.随着人们生活水平的日益提高,小汽车越来越多地走进了百姓人家一辆使用汽油为燃料的小汽车,以72 km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的实际功率为20 kW。
若小汽车行驶的距离为100 km,汽油的热值q=4.6×107J/kg,小汽车发动机的效率为25%求小汽车在这段路程中:⑴运动的时间;⑵发动机所做的功;⑶消耗汽油的质量3.刘芳同学制作了一个底面积为1 m2的透明玻璃箱,中午测得玻璃箱吸收太阳能的功率为100 W,经过太阳100 min的照射求:⑴在这段时间内玻璃箱所吸收太阳的能量是多少?⑵在玻璃箱内装有质量为l0 kg温度是20 ℃的水,若有42 %的太阳能被水吸收,这些太阳能可以使玻璃箱内的水温度升高到多少℃?⑶若改用热值为2.1×107 J/kg的生物燃油给水加热,燃油完全燃烧所产生的热量只有20 %被水吸收,要使同样的水升高相同的温度至少需要燃烧多少千克的燃油?。