热学计算问题培优练习题Word下载.docx
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Q放=mq。
②气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为:
Q放=qV。
推导过程如下:
说明:
①中的公式对固体、液体、气体、均适用。
②只对气体适用。
两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。
其中,Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J;
q表示燃料的热值,单位是J/kg;
m表示质量,单位是kg。
V表示体积,单位是m3。
3.热效率公式
(1)热机的效率:
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
热机的效率是热机性能的一个重要指标。
汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率,其公式为:
η=
。
(2)炉具的热效率:
天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量,Q总=Q放,水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸,则η=
(3)电热水器的效率:
电热丝所产生热量为Q总,总=Q放,水需要吸收热量为Q有,有=Q吸,则η=
【例题1】
(2018•济宁)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图所示),通过 方式改变牛奶的内能,图中乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图象,则牛奶在加热过程中吸收的热量
为 J.[c牛奶=4.2×
103J/(kg•℃)]
【例题2】
(2019湖南省邵阳)如图所示,一平底热水壶,其质量为0.5kg,内底面积为180cm2.有一次小军同学用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上,测得壶中水深15cm,初温20℃.请你通过计算回答:
(1)此时水和热水壶的总质量是多少?
(2)加热前水对壶底的压强多大?
(3)在标准大气压下加热水至沸腾,水至少要吸收多少热量?
[ρ水=1.0×
103kg/m3,c水=4.2×
103J/(kg•℃),g=10N/kg]
【例题3】
(2018•德州)在一个标准大气压下,用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾,燃烧了0.5kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×
103J/(kg•℃),焦炭的热值为3.0×
107J/kg。
求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)炉子烧水的效率。
一、填空题
1.(2019贵州黔东南)小王路过加油站时闻到了汽油的气味,这是汽油分子作 ,汽油属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源;
将质量为100kg、初温为20℃的水加热到40℃,水吸收了 J的热量[c水=4.2×
103J/(kg•℃)]。
2.(2018•泰安)标准大气压下,质量为0.5kg、温度为70℃的水放出4.2×
104J的热量,水的温度降低了 ℃[c水=4.2×
3.(2018•淄博)小红在实验室用酒精把质量是150g,初温是60℃的水加热到100℃,则水吸收的热量是 J;
若不计热损失,至少需要燃烧 g酒精。
[c水=4.2×
103J/(kg•℃),
q酒精=3.0×
107J/kg]。
4.(2018•青岛)质量之比为2:
3的甲、乙两种液体,当它们吸收的热量之比为7:
5时,升高的温度之比为6:
5,则甲、乙的比热容之比为 。
5.(2019•枣庄模拟)新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。
如果每瓶装10kg液化气,液化气的热值取4.2×
107J/kg,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是 J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把 kg的水从20℃加热至沸腾。
6.(2018海南)在海滩上进行“沙疗”时,把人体埋在沙子里,沙子放出热量,人体吸收热量后体温升高,内能增加,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)来改变内能的;
10kg的沙子温度降低1℃放出的热是 J.【已知c沙=0.92×
103J/(kg•℃)】
7.(2019安徽省)假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收,可以使水的温度升高到________℃[已知c水=4.2×
103J/(kg•℃),q天然气=4.2×
107J/m3]。
8.(2019湖北滨州)用液化气灶烧水,把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃,需要吸收的热量为 J.若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气,且只有60%的热量被水吸收,则液化气的热值为 J/kg。
[c水=4.2×
二、选择题
9.(2018苏州)小李家使用的燃气热水器,将30kg的水从20℃加热到45℃,消耗了0.15m3的天然气。
已知水的比热容为4.2×
103J/(kg℃),天然气的热值为4×
107J/m3,则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是( )
A.水吸收的热量与水的末温成正比B.水吸收的热量是3.15×
105J
C.热水器的能量转化效率是52.5%D.热水器的能量转化效率与环境温度无关
10.(2018武汉)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km,用时5min45s,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,下列结果正确的是( )
①汽车行驶速度是20km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×
107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW④汽车发动机的效率是20%
A.只有①和②B.只有②和③C.只有①和④D.只有②和④
三、综合计算题
11.(2020•聊城模拟)2017年5月18日,中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。
可燃冰清洁无污染,储量巨大,是一种非常理想的新型能源。
可燃冰的热值很大,是天然气热值的10倍以上,若按15倍计算。
103J/(kg•℃),天然气的热值q=7.0×
107J/m3]求:
(1)体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?
(2)若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收,则水升高的温度是多少?
12.(2018•聊城)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100g的水,在一个标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3g。
[水的比热容为4.2×
103J/(kg•℃),酒精的热值为3.0×
107J/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:
1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×
103J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5g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
13.(2019内蒙古通辽)我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试,已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动,用时40s,汽车在行驶过程中受到的阻力为400N,汽车在此过程中发动机热机效率为48%,汽油的热值q=4.6×
在该段测试过程中:
(1)汽车的功率为多少?
(2)燃烧了多少汽油?
(计算结果保留两位小数)
14.(2019太原模拟题)可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据中央电视台2017年5月18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为500kg,初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了12m3天然气,已知水的比热容c水=4.2×
103J/(kg•℃),天然气的热值q=4.2×
107J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求:
(2)燃气锅炉烧水时的效率;
(3)若换用可燃冰,应使用多少m3可燃冰.
专题34热学计算问题
【答案】热传递;
2.1×
104。
【解析】
(1)改变内能方法:
一是做功,二是热传递,物体放出热量、内能减少、温度降低;
(2)知道牛奶的质量、比热容,求出温度升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求牛奶吸收的热量。
给牛奶加热的过程中,牛奶吸收热量、内能增加,是通过热传递方式改变了牛奶的内能;
由图乙可知,牛奶升高的温度:
△t=40℃﹣20℃=20℃,
则牛奶吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×
103J/(kg•℃)×
0.25kg×
20℃=2.1×
104J。
【答案】
(1)此时水和热水壶的总质量是2kg;
(2)加热前水对壶底的压强为1.5×
103Pa;
(3)在标准大气压下加热水至沸腾,水至少要吸收5.04×
105J热量。
(1)水的体积:
V水=1.5L=1.5×
10﹣3m3,
根据ρ可得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×
103kg/m3×
1.5×
10﹣3m3=1.5kg;
则水和热水壶的总质量:
m=m壶+m水=0.5kg+1.5kg=2kg;
(2)水深h=15cm=0.15m,
则壶底受到水的压强:
p=ρgh=1×
10N/kg×
0.15m=1.5×
(3)1标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q吸=c水