第二讲 热学综合计算-2020-2021学年九年级物理全册培优精讲练（人教版）

第二讲：热学综合计算培优——答案解析 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△t=cm（t-t0） （2）物体降温放热公式：Q放=cm△t=cm（t0-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： （5）锅炉效率： （6）太阳能集热器效率： （其中P0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△t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。 类型1 一般吸放热计算 【例1】小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图所示，实验中，水和另一液体在相同的时间内放出的热量相等，分析图象可知， 物质为水（选填“甲”或“乙”）。另一种液体的比热容为 J/（kg•℃）。已知初温为25℃的水质量为1kg，吸收3.36×105J的热量后，则水的温度升高了 ℃（一个标准大气压下） 【考点】比热容的概念及其计算． 【专题】定量思想；比热容、热机、热值；应用能力． 【分析】（1）选同样的加热时间，甲和乙吸热相同，根据温度变化的多少判断，温度变化多的比热容小，温度变化少的比热容大，据此分析判断。 （2）根据甲、乙两种液体的比热容的大小判断出哪一种液体是水，由题知，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，相同时间水和液体放出的热量不相同。而水和液体的质量相同，根据吸热公式求液体的比热容； （3）已知水的比热容、热量、质量，利用Q=cm△t计算水升高的温度。 【解答】解：（1）时间相等时，两种液体放出的热量相等，由图示可以看出，乙液体的温度降低的快，甲液体温度降低慢；由Q吸=cm△t可知，在质量相等、初温相同、降低相同的温度，甲的时间比较长，甲的放热慢，则甲的放热能力大，甲的比热容大，吸热能力强；若甲乙两种液体中，一种液体是水，则这种液体一定是甲液体； （2）由图可知：液体的初温是60℃，放热15分钟后甲液体的末温是40℃， 则水放出的热量：Q放=c水m水（t水-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×m×（60℃-40℃）。 由题知，水和液体的质量相同，即m水=m乙；c水m水△t=c乙m（60℃-20℃）=4.2×103J/（kg•℃）×m×（60℃-40℃）。 解得c乙=2.1×103J/（kg•℃）。 （3）由Q=cm△t可知，水升高的温度为： 水的末温度为80℃+25℃=105℃ 因为标准大气压下水的沸点为100℃， 所以水升高的温度为100℃-25℃=75℃。 故答案为：甲；2.1×103；75。 【例2】一温度为20℃、质量为4.2kg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1.15kg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=4.2×103J/（kg•℃），c铁=0.46×103J/（kg・℃）] 【考点】热量的计算． 【专题】计算题；比热容、热机、热值． 【分析】（1）知道铁块的质量、比热容、初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求铁块吸收的热量； （2）将铁块投入到盛水的量热器中，达到热平衡时，铁块和水的末温度相同，铁块放出的热量等于水吸收的热量，据此进行计算。 【解答】解： （1）铁块吸收的热量Q吸=cm△t=0.46×103 J/（kg⋅℃）×4.2kg×（80℃-20℃）=1.1592×105J； （2）将铁块投入到盛水的量热器中，达到热平衡时，铁块和水的末温度相同，设此时的温度为t； 铁块放出的热量等于水吸收的热量，即Q水吸=Q铁放，Q水吸=c水m水（t-t0水），Q铁放=c铁m铁（t0铁-t），所以有c水m水（t-t0水）=c铁m铁（t0铁-t）， 即：4.2×103J/（kg•℃）×1.15kg×（t-10℃）=0.46×103J/（kg•℃）×4.2kg×（80℃-t）， 解得t=30℃。 故答案为：1.16×105；30。 1. 将质量为4kg、温度是20℃的冷水，与质量是3kg温度是90℃的热水混合后，末温度是 （不计热量损失）。 【考点】热量的计算．内能、热量经典试题解析 【专题】计算题；比热容、热机、热值． 【分析】热传递过程中高温物体放出热量，低温物体吸收热量，直到最后温度相同。知道热水的质量和初温、冷水的质量和