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九年级物理(RJ)
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第十四章 内能的利用
专题精练1 热量及效率的计算
1.(2022•重庆期中)温泉的开发是人们利用地热的一种形式,若某温泉地下热水每日开采量为3×105 kg,平均水温为67 ℃,问:
(1)如果改用锅炉燃烧无烟煤来供给热水,则每日将等量的冷水由16 ℃加热到67 ℃,需要吸收多少热量?
解:由题意可得,水吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg•℃)×3×105 kg×(67 ℃-16 ℃)=6.426×1010 J
答:需要吸收的热量为6.426×1010 J;
专题精练1 热量及效率的计算
(2)若无烟煤完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则每日需要多少无烟煤?[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃),无烟煤的热值为3.0×107 J/kg]
专题精练1 热量及效率的计算
答:每日需要2 142 kg的无烟煤.
2.太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进千家万户.如图所示,某家庭太阳能热水器阳光照射时,平均每小时吸收7×106 J的太阳能(太阳能用符号“E”表示),若热水器吸收8 h的太阳能,可以使质量为100 kg的水温度升高50 ℃.已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg•℃),求:
(1)水吸收的热量;
解:水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/
(kg•℃)×100 kg×50 ℃=2.1×107 J
答:水吸收的热量为2.1×107 J;
专题精练1 热量及效率的计算
(2)该太阳能热水器的效率.
专题精练1 热量及效率的计算
答:太阳能热水器的效率为37.5%.
3.(2022•江苏期中)2022年北京冬奥会举行期间,氢燃料客车、纯电动汽车成为承担此次冬奥会交通出行任务的最主要力量,新能源车辆的使用
比例为历届冬奥会之最.如图所示是氢燃料公交车在平直路面行驶时
的情景.已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg•℃);氢的热值q氢=1.4×108 J/kg.求:
专题精练1 热量及效率的计算
(1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量;
解:0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放=m氢q氢=0.6 kg×1.4×108 J/kg=8.4×107 J
答:质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为8.4×107 J;
(2)若这些热量全部被质量为500 kg、温度为15 ℃的水吸收,水升高的温度;
专题精练1 热量及效率的计算
答:水升高的温度为40 ℃;
(3)氢燃料公交车以恒定功率匀速直线行驶,其效率为50%,完全燃烧0.6 kg的氢燃料可使公交车行驶280 s,则公交车匀速直线行驶时的功率是多少?
专题精练1 热量及效率的计算
答:公交车匀速直线行驶时的功率是1.5×105 W.
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学而不思则罔,思而不学则殆。
——《论语》
解:若无烟煤完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则无烟煤完全燃烧放出的热量为
Q放=Q吸=6.426×1010 J
根据Q放=mq可得,需要无烟煤的质量为
m煤===2 142 kg
解:每天获得的太阳能E=7×106 J/h×8 h=5.6×107 J
则太阳能热水器的效率
η===37.5%
解:水吸收的热量Q吸=Q放=8.4×107 J
由Q=cmΔt知道,水升高温度
Δt===40 ℃
解:根据题意可知,公交车所做的功
W=ηQ放=50%×8.4×107 J=4.2×107 J
公交车匀速直线行驶时的功率是
P===1.5×105 W
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