2023年中考物理复习-----热量与热效率的计算专题

热量与热效率的计算专题 （一）题根精选 【江苏苏州中考题】某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），酒精的热值为3×107J/kg．求： （1）此过程中水吸收的热量； （2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量； （3）酒精灯烧水时的热效率． 【解析】本题涉及的知识点有比热容、热值以及热机的效率.第一问直接利用吸热公式可求出水吸收的热量；已知酒精的质量和热值，可以利用公式Q=qm求出酒精完全燃烧发出的热量；在烧水过程中，燃料燃烧释放热量的一部分被水吸收，水吸收的热量就是做有用功的那部分能量，因此根据热机效率的定义，水吸收的热量与燃料完全燃烧发出的热量之比就是酒精灯烧水时的效率. 解：（1）水的质量：m1=100g=0.1kg 水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×0.1kg×60℃=2.52×104J (2)燃烧的酒精质量：m2=4.2g=4.2×10-3kg 酒精完全燃烧发出的热量:Q放=qm2=3×107J/kg×4.2×10-3kg=1.26×105J （3）酒精灯烧水时的热效率：η=Q吸/Q放=2.52×104J/1.26×105J=20% 答：（1）水吸收的热量是2.52×104J;(2)酒精完全燃烧发出的热量是1.26×105J;(3)酒精灯烧水时的热效率是20%. 【点评】本题是一道特基本、特常规的热量、热效率的综合计算题，主要考查学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及热机效率公式的掌握和运用。解题的本身难度不大，关键是熟练运用相关的计算公式，正确理解热机的效率，火炉、酒精灯等凡是燃烧燃料的设备都可以看作是热机。 （二）经典变式 【变式1】已知热效率，利用热值、吸放热公式反向求燃料质量 例1 王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).如果木炭的热值为3.4×107J/kg，它燃烧放出的热有10﹪被水吸收.求： （1）在这个过程中水吸收的热量； （2）在这个过程中用掉多少木炭. 【解析】这也是一道典型的热量的计算题，涉及的知识点有比热容、热机、热值。已知水的质量、比热容、水的初温和末温，第1问求水吸收的热量，可以直接由吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）进行计算；由于水吸热的热量是由木炭燃烧释放出来的，根据题中“它燃烧放出的热有10﹪被水吸收”，则有Q吸=10﹪Q放，变形算出木炭燃烧发出的热量，再由由Q放=mq变形式m=Q放/q计算需要的木炭. 解：（1）水吸收的热量： Q吸=cm水（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（98℃﹣18℃） =1.68×106J （2）由题意有：Q吸=ηQ放，则木炭燃烧放出的热量： Q放=Q吸/η=1.68×106J/10﹪=1.68×107J 这个过程用掉的木炭质量： m碳=Q放/q=1.68×107J/3.4×107J/kg =0.49kg 答：（1）在这个过程中水吸收1.68×106J的热量；（2）在这个过程中用掉0.49kg木炭． 【点评】本题利用了燃料完全燃烧放热公式Q放=mq和吸热Q吸=cm△t以及热机效率进行计算．在利用公式时，要注意每个字母表示的物理量及其单位． 【变式2】已知热效率，利用热值、吸放热公式反向求物体的温度变化 例2 体积为0.28m3、热值为3.6×107J/m3的煤气完全燃烧放出的热量为 J；若这些热量的50%被温度为20℃、质量为30kg的水吸收，则水的末温是 ℃．[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）]． 【解析】已知煤气的热值和体积，直接根据Q=qV求出煤气完全燃烧放出的热量；根据Q吸=50%Q放求出水吸收的热量，再根据Q=cm△t的变形式求出水升高的温度，再用初温加上升高的温度即可得到水的末温. 解：煤气完全燃烧放出的热量： Q放=qV=0.28m3×3.6×107J/m3=1.008×107J 水吸收的热量：Q吸=ηQ放=50%×1.008×107J=5.04×106J 由Q=cm△t可得，水升高的温度： △t===40℃ 则水的末温：t=t0+△t=20℃+40℃=60℃ 答案为：1.008×107；60． 【点评】本题主要考查的是学生对燃料的热值和热平衡方程的理解和掌握，解决此题的关键是求出水吸收的热量，题中的关键一句话是这些热量50%被水吸收.解题中还有两个注意事项:1.煤气是气体，注意其单位的应用；2.题中要求的物理量是水的末温而不仅仅是升高的温度. 【变式3】热机的功率和效率综合计算 例3．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了