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1、专项练习(二) 热量、热值和热效率的综合计算 类型一 一样吸热、放热的运算1. 2021 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”连续稳固产气22天，“可燃冰”燃烧时将化学能转化为_ 能，完全燃烧热值为5.6X109 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2.8X107 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 的温度随时刻的变化关系如图ZT-2-1所示，据此判定甲物质10 min吸 取的热量为Jc水=4.2X103 J/(kg C)图 ZT- 2- 13在标准大气压下，质量为1
2、0 kg的水，吸取1.26X106 J的热量， 温度能从72 C升髙到水的比热容为4.2X103 J/(kg C)4. 2021 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4.0X107 J/m3.问：(不计热量缺失)(1) 完全燃烧4.2 m3的天然气能够获得多少热量？(2) 这些热量能够使1000 kg的水从30 C升髙到多少摄氏度？ c水=4. 2X103J/(kg C)5. 重庆温泉资源十分丰富，被誉为“温泉之都”，温泉水要紧靠地热 温度大多在60 C以上取质量为400 g、温度为60 C的温泉水加热，当 吸取了 5.04X104 J的热量后，温度升髙到多少摄氏度？现
3、在这些水会可不 能沸腾？假设当时的气压为标准大气压,水的比热容是4.2X103 J/(kgC) 类型二 热平稳方程的应用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，但温度比水髙的铜球和铝球(c铜Vc铝)分别投入两杯冷水中，不计热量缺 失，水也不溢出，达到平稳时 ()A. 盛铜球的那杯水末温髙B. 盛铝球的那杯水末温髙C. 两杯水温度一样髙D. 以上情形均有可能7甲、乙两杯中分别盛有温度为60 C和20 C但质量相同的水，现 将一个温度为20 C的铁球投入甲杯中足够长时刻，取出后再投入乙杯中停 留足够长时刻假如不计热量缺失，比较甲、乙两杯水的温度变化，则()A.At 甲 VA
4、t 乙 B.At 甲At 乙C.At甲=业 乙 D.无法判定8 根质量为2 g的烧红的铁钉，温度是600 C,若它的温度降低到 100 C,开释的热量为J若这些热量全部用于加热100 g常温的水，则水温将升髙C.已知铁的比热容为0.46X103 J/(kg C),水的比热容为4.2X103 J/(kgC)9质量相等，初温均为10 C的甲、乙两物体，将它们分别投入温度 均为60 C的等质量的两杯热水中，热平稳后甲所在杯中热水温度降低了 5C,乙所在杯中热水温度降低了 20 C,不考虑热缺失，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 C的热水混合后,
5、 末温度为40 C,不计热量缺失，则：c水=4.2X103 J/(kg C)(1) 热水放出的热量是多少焦耳？(2) 冷水原先的温度是多少摄氏度？类型三 有关热效率的运算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 C,现将水加热至100 C,消耗燃气为0.04 m3,已知燃气的热值为4. 2X107 J/m3，水的比热容为4.2X103 J/(kg C),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,某天日照时刻为8 h,每平方米平均每秒接收 太阳辐射能1.4X103 J,接
6、收的太阳辐射能中有70%能被水箱里的水吸取, 则该天热水器水箱里的水温度能够升髙C.不计水箱中水的散热，水的比热容为4.2X103 J/(kgC)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%，假如这台汽油机用来做有用功的能量是9X104 J,则这段时刻里汽 油机消耗了g的汽油.(汽油的热值取4X107 J/kg)14某物理爱好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刻变化的图线若在4 min内完 全燃烧了 1.4 kg的煤，水的比热容为4.2X103 J/(kg
7、 ),煤的热值约为3 X107 J/kg.求：(1) 通过 4 min 时刻加热，水所吸取的热量(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4.6X107J/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 1.12X1010 400解析 (1)可燃冰在燃烧时，化学能转化成内能(2)2 m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放=V可燃冰q可燃冰
8、=2 m3X5.6X109 J/m3 = 1.12X 1010 J；由Q放=4得天然气的体积：V天然气=q天然气=2；X1o7J/m3=4 00 m3.22.52X105 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，水温度升髙60 C需加热20 min,物质甲温度升髙6 0 C需加热10 min.因为物质吸取的热量和时刻成正比，因此，质量相同的 物质甲和水升髙相同的温度需要吸取的热量关系为：Q水吸=2Q甲吸由Q吸Q 吸=cm At 得:c=m-，则 c 水=2c 甲又因为 c 水=4.2X103 J/(kg C)， c 水 m A t因此 c 甲=2-=2.1X103
9、J/(kg C),甲物质 10 min 升髙了 60 C，Q 甲 吸=。甲 m 甲 At 甲=2.1X103 J/(kg C)X2 kgX60 C=2.52X105 J.Q吸3. 100 C 解析依照吸热公式Q吸=cm At得：At=1.26X 106 Jcm=30 C4.2X103 J/ (kg C)X10 kg由题知，水的初温为72 C,在标准大气压下水的沸点为100 C,达 到沸点以后尽管连续吸热，但温度不变，因此末温为1 00 C.4. (1)完全燃烧4.2 m3的天然气放出的热量：Q =Vq=4.2 m3 X 4.0X107 J/m3 = 1.68 X 108 J.(2)水吸取的热量
10、：Q吸=0放= 1.68X108 J，由Q吸=cm At得，水升髙的温度:At=水及水 =1.68X108 Jc 水及水=40 C； 4.2X 103 J/ (kg C)X 1000 kg水的末温 t=Att0=40 C30 C=70 C.5水吸取的热量：Q吸=5.04X104 J，由Q吸=cmAt可得，水升髙 Q吸5.04X104 J的温度:At=c水及水=4.2X103 J/ (kg C)X0.4 kg = 30 C当时水的温 度为60 C，吸取了 5.04X104 J的热量后，温度升髙到60 C+30 C=90C，因为标准大气压下水的沸点为100 C，故现在这些水可不能沸腾.6. B，即
11、At甲At乙.Q 放=c 铁 m 铁 A t=0.46 C)=460 J. (2)由题知：Q 因此 At=c=7. B 解析将温度为20 C的铁球放入温度为60 C的甲杯水中时， 铁球吸取热量，水放出热量，Q吸1 = Q放1,即c铁m铁(t-t0铁)=。水 m水(t0水一t)；再将铁球放入温度为20 C、质量与甲杯中水相同的乙杯水 中时，铁球放出热量，水吸取热量，Q吸2 = Q放2,即c水m水(t一t0 水)=c铁m铁(t1)；因为铁球第一次温度变化大于第二次温度变化， 即t10铁t卍，因此t0水一tt to水，8. 460 1.09 解析 (1)铁钉放出的热量： X103 J/(kg C)X
12、2X103 kgX(600 C 100 吸=0放=460 J,因为Q吸=。水m水At,460 J x心09 C 4.2X103J/ (kg C)X0.1kg9.1 ： 6 解析物体甲放入热水中后，它们的共同温度为60 C5 C =55 C,水放出的热量Q放=c水m水At水，甲吸取的热量Q吸=。甲 m甲At甲，依照热平稳方程：Q放=Q吸，即c水m水At水=。甲m甲 At甲，代入相关数据得：c甲=&9甲；物体乙放入热水中后，它们的共 同温度为60 C20 C=40 C,水放出的热量Q放=c水m水At水， 乙吸取的热量Q吸=c乙m乙At乙/，依照热平稳方程：Q放=0吸， 即c水m水At水=c乙m乙A
13、t乙/，代入相关数据得:c乙=.c甲 913 m乙甲、乙两物体质量相等，即m甲=皿乙，则c乙=2=6-10. (1)热水放出的热量：3Q 放=。水 m2(t 热一t)=4.2X103 J/(kg C)X3 kgX(80 C40 C) = 5.04X 105 J.(2 )不计热量缺失，Q吸=0放=5.04X105 J,因为Q吸=cm At,厂uQ吸5.04X105 J。 廿、人I曲、因此 At=c水m 1=4.2X103 J/ (kg C)X4 kg = 30 C，则冷 水的初 温：t 冷=tAt=40 C30 C = 10 C.11. 1.008X106 60%m解析水的体积：V=3 L=3
14、dm3 = 3X103 m3,由P=y可得, 水的质量：m=pV=1.0X103 kg/m3X3X103 m3 = 3 kg,水吸取的热 量：Q 吸=cm(tt0)=4.2X103 J/(kg C)X3 kgX(100 C20 C)=1.00 8X106 J,水吸取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=4V=4.2X107 J/m3X0.04 m3= 1.68X106 J；Q 吸1.008X106 J燃气灶的效率:n=Q放X100%= 1 68X106 j x 100%=60%.1267.2 解析 (1)水箱内水的体积： V=300 L=300X103 m3=0. 3
15、 m3,由 P=m得，水箱内水的质量：m=pV=1X103 kg/m3X0.3 m3= 300 kg,水吸取的热量：Q 吸=1.4X103 J/(m2 s)X(8X3600 s)X3 m2 X70%=8.4672X107 J，Q 吸8.4672X107 J因为 Q 吸= cmAt,因此 At=4.2X103 J/ (kg )X300 kg = 6 7.2 C.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、W有用能量的比值就小，因此效率降低因为n=门放X100%，因此Q放= W 有用 9X104 JQQ 放 3X105 J=F=3X105 J 因为 Q 放=mq，因此 m=P=4X107 J/kg =0.0075 kg=7.5 g.14. (1)通过4 min时刻加热，水所吸取的热量：Q 吸=。水
