内容正文:
专题1.3 中考热学计算题
1.灵活运用热量公式及其变形公式
(1)物体温度升高吸热公式为Q吸=cm(t-to)
(2)物体温度降低的放热公式为Q放=cm(to-t)
(3) 燃料完全燃烧放出的热量公式为Q放=mq
2.各个公式中字母的含义
(1)在公式Q吸=cm(t-to)中,to指物体原来的温度,单位是℃,t指物体升高后的温度,单位是℃,m是指物体的质量,单位是kg,c是指物体的物质比热容,单位是J/(kg•℃),Q吸是物体温度升高所吸收的热量,单位是J。
(2)在公式Q放=cm(to-t)中,to指物体原来的温度,单位是℃,t指物体降低后的温度,单位是℃,m是指物体的质量,单位是kg,c是指物体的物质比热容,单位是J/(kg•℃),Q放是物体温度降低所放出的热量,单位是J。
(3)在 Q放=mq中,m、q、 Q放=分别表示燃料的质量、热值、燃料完全燃烧放出的热量。
3.c水=4.2×103J/(kg•℃)和q煤气=4.2×107J/kg的物理含义
c水=4.2×103J/(kg•℃)表示1kg的水,温度升高或者降低1℃,所吸收或者放出的热量为4.2×103J
q煤气=4.2×107J/kg表示1kg的煤气完全燃烧,放出的热量是4.2×107J。
4. 热效率: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。其公式为:
η=
。
5.初中物理热学计算题的解题基本策略
首先阅题、思题,找出物体原来的温度t。和升高到的温度(或降低到的温度)t,看看物体的质量m是多少,查查物质的比热容是多少,或者对常见的物质(如水)的比热容记住即可,有时题中或试卷前给出。对这些物理量做到心中有数。
然后对物体温度升高的情况,可用公式Q吸=cm(t-to)列出方程,代入数值和单位求出物体应吸收的热量;对物体温度降低的情况,可用公式Q放=cm(to-t)列出方程,代入数值和单位求出物体应放出的热量。对于燃料燃烧的问题,用公式Q放=mq求解燃料燃烧放出的热量。
(1)如果题中物体吸热的多少是由电阻放热提供,那么放出的热量可用焦耳定律Q放=I2Rt求出,利用Q吸=Q放建立方程,将把电学量与热学量紧密联系起来。
(2)如果题中物体吸热只吸收了电阻放热的80%,则可列方程Q吸=80%Q放,所求量一定在此方程中,用电器的效率问题也可迎刃而解。
(3)如果物体吸收的热量完全由另外燃料燃烧获得,则可用Q吸=cm(t-to)和 Q放=mq结合Q吸=Q放来求出所要的物理量。
(4)如果物体吸收的热量只吸收了燃料完全燃烧的80%,则可列方程Q吸=80%Q放,燃料的热效率问题也可迎刃而解。
(5)其它方面与热有关的问题按以上思路都会找到解题技巧。
注意:在计算时,题中各个物理量要一一对应,并且都要化为国际单位。
类型1:利用物体吸收或放出热量的公式进行的计算
①计算物体吸收热量的公式为:Q吸=cm(t-t0)=cm⊿t。
②计算物体放出热量的公式为:Q放=cm(t0-t)=cm⊿t。
其中,Q吸表示吸收热量,单位是J;c表示物体比热容,单位是J/(kg·℃);m表示质量,单位是kg;t0表示物体初始温度,单位是℃;t表示物体后来的温度,单位是℃。⊿t=t-t0表示物体升高了的温度。⊿t=t0-t,表示物理降低了的温度。
【例题1】(2019湖南岳阳)小明在燃气灶上煲汤,将质量为2kg、初始温度为20℃的汤,升高了80℃,汤吸收了 J的热量,这是通过 方式来改变汤的内能。[汤的比热容为4×103J/kg•℃)
【例题2】(经典题)质量为0.5kg的水,吸收了8.4×104J的热量后,温度升高到60℃,则水原来的温度是多少℃?
类型2:利用燃料完全燃烧放出热量的公式进行的计算
①燃料完全燃烧释放出的热量公式为: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。
【例题3】(2019广西北部湾)汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是因为水的____较大的缘故。汽油的热值是4.6×107J/kg,1kg汽油完全燃烧放出的热量是______J。目前热机的效率还比较低,在热机的能量损失中,_______带走的能量最多,设法利用这部分能量,是提高燃料利用率的重要措施。
类型3:利用热平衡方程进行的计算
热平衡方程为:Q放=Q吸。
高温物体和低温物体混合达到热平衡时,高温物体温度降低放出的热量等于低温物体温度升高吸收的热量。这时Q放=c1m1(t01-t),Q吸=c2m2(t-t02)。燃料完全燃