(练习)5 核心素养提升(一) 热学计算-【提分教练】2022-2023学年九年级物理全一册同步(人教版)

核心素养提升(一) (热学计算) 烧开同一壶水，需要煤气的质量约为0.05 kg，需要干木柴的质量约为1 kg，为什么需要的煤气和干木柴的质量不同呢？煤气和干木柴完全燃烧放出的热量都被水吸收了吗？如果没有，那热量都去哪儿了？ 探究1　怎样计算物体吸收或放出的热量？ 吸热公式：Q吸＝cm(t－t0)； 放热公式：Q放＝cm(t0－t)。 探究2　相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量是否相同？怎样计算燃料完全燃烧放出的热量？ 不相同；固体和液体燃料：Q＝mq， 气体燃料：Q＝Vq。 探究3　发射火箭时为什么要使用氢气作为燃料？ 因为氢气的热值大。 探究4　使用炉子烧水时燃料完全燃烧放出的热量能不能完全被水吸收？怎样计算炉子的效率？ 不能；炉子的效率：η＝×100%。 探究5　热机的效率如何计算？热机的效率能不能达到100%，为什么？ 热机的效率：η＝×100%；不能，因为热机在工作的过程中存在各种能量损失。 【类型1】　热量与热值的计算 1. 某品牌的学生饮用奶在饮用前加热的过程中，温度升高，内能　增大　(选填“增大”或“减小”)；若其中奶的质量为0.25 kg，奶的比热容是4.0×103 J/(kg·℃)，当把它从10 ℃加热到40 ℃需要吸收 3×104 J的热量。 2. 小华在燃烧皿中放入5 g酒精，对300 g水加热，待酒精燃尽后水温升高了50 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg。此过程中，酒精燃烧放出的热量为 1.5×105 J，水吸收的热量为 6.3×104 J，水的内能是通过　热传递　的方式增加的。 3. 某沙石的比热容为0.9×103 J/(kg·℃)，若将50 kg的该沙石从20 ℃加热到80 ℃，需要吸收 2.7×106 J的热量；若这些热量由热值为3.0×107 J/kg的酒精燃烧来提供(不计热量损失)，需要完全燃烧 90 g酒精。 4. 如图所示是质量为100 g的某物质的温度随加热时间的变化图象，前10 min它吸收的热量是7.2×103 J。求该物质的比热容。 第4题图 解：由题图象可知，该物质前10 min升高的温度 Δt＝50 ℃－20 ℃＝30 ℃ 由Q吸＝cmΔt得，该物质的比热容 c＝＝＝2.4×103 J/(kg·℃)。 5. 质量为1 kg的金属锅中放有2 kg的水，现把它们从20 ℃加热到80 ℃，金属锅和水一共吸收了5.316×105 J的热量。则： 几种物质的比热容[J·(kg·℃)－1] 物质 水 铁 铝 铜 比热容 4.2×103 0.46×103 0.88×103 0.39×103 (1)水吸收的热量是多少？ (2)金属锅可能是由哪种金属制成的？ 解：(1)水吸收的热量 Q水＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J。 (2)金属锅吸收的热量 Q锅＝Q－Q水＝5.316×105 J－5.04×105 J＝2.76×104 J 由Q＝cm(t－t0)得，制成锅的金属的比热容 c＝＝＝0.46×103 J/(kg·℃) 查表可知，金属锅可能是由铁制成的。 6. 一个质量为250 g的钢刀，加热到560 ℃，然后在空气中自然冷却，此时室温为20 ℃，这把钢刀在冷却的过程中放出多少热量？若用这些热量给质量为0.5 kg、初温为30 ℃的水加热，水温可以升高多少度(计算结果保留整数)？升高到多少度？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c钢＝0.46×103 J/(kg·℃)，不计热量损失] 解：钢刀放出的热量 Q放＝c钢m钢Δt钢＝0.46×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(560 ℃－20 ℃)＝6.21×104 J 钢刀放出的热量全部被水吸收 Q吸＝Q放＝6.21×104 J， 由Q吸＝c水m水Δt水得，水升高的温度 Δt水＝＝≈30 ℃ 由Δt水＝t－t0得，水的末温： t＝Δt水＋t0＝30 ℃＋30 ℃＝60 ℃。 【类型2】　　热机及其效率的综合计算 7. 可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将质量为500 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了0.1 m3的可燃冰，这个过程中水吸收的热量为 1.68×108 J。完全燃烧0.1 m3可燃冰放出的热量为 6.0×108 J，燃气锅炉烧水时的效率为　28%　。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q可燃冰＝6.0×109 J/m3] 8. 小强同学家里有一个容积为5 L的水壶，水壶里装有质量为3.5 kg、初温为5