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九年级物理(HY)
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第十二章 内能与热机
专题2 热量与效率的计算
目录
01
专题特训
02
核心素养特训
专题特训
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类型1
类型2
专题2 热量与效率的计算
例1 某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10 kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线.若在6 min内完全燃烧了800 g的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3×107 J/kg.请计算在这个过程中:
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——专题特训
类型1
加热烧水类计算
专题2 热量与效率的计算
(1)锅炉内的水吸收的热量;
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:由图可知,经过6 min水的温度由20 ℃升高到80 ℃,则水吸收的热量为
Q吸=c水m水Δt水=4.2×103 J/(kg· ℃)×10 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.52×106 J
答:锅炉内的水吸收的热量为2.52×106 J;
(2)煤完全燃烧放出的热量;
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:煤完全燃烧放出的热量为
Q放=qm=3×107 J/kg×0.8 kg=2.4×107 J
答:煤完全燃烧放出的热量为2.4×107 J;
(3)煤炉烧水时的热效率.
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:煤炉烧水时的热效率为
答:煤炉烧水时的热效率为10.5%.
点拨:①吸热效率的计算公式:η= ×100%;②Q吸=cmΔt,Q放=mq或Vq.
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
1.1太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,小华家的太阳能热水器如图所示.已知该热水器每小时平均接收8.4×106 J的太阳能,在5小时的有效照射时间内,将热水器中体积为100 L、初温为20 ℃的水温度升高到50 ℃.根据以上信息,求:
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
(1)在这5小时内,热水器中的水吸收的热量Q;[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3]
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专题2 热量与效率的计算
解:热水器中水的体积
V=100 L=100 dm3=0.1 m3
由ρ= 可得,水的质量
m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.1 m3=100 kg
热水器中的水吸收的热量
Q=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×100 kg×(50 ℃-20 ℃)=1.26×107 J
答:热水器中的水吸收的热量为1.26×107 J;
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E;
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:热水器5小时内接收到的太阳能
E=8.4×106 J/h×5 h=4.2×107 J
答:热水器5小时内接收到的太阳能为4.2×107 J;
(3)热水器的能量转化效率η.
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:热水器的能量转化效率
答:热水器的能量转化效率为30%.
例2 近年来,我国汽车工业发展迅猛,各种新型汽车不断投放市场.如图所示是我国自行研制的汽车的单缸四冲程内燃机,它在1 min内曲轴转动2 600圈,做功冲程推动活塞一次做功1 500 J,在这段时间内,气缸内共燃烧汽油0.1 kg.(汽油的热值为4.6×107 J/kg)请算出:
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类型2
内燃机功率及效率的计算
——专题特训
专题2 热量与效率的计算
(1)假设汽油完全燃烧,消耗完汽油时,内燃机获得的热量为多少?
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:消耗完汽油时,内燃机获得的热量为Q=mq=0.1 kg×4.6×107 J/kg=4.6×106 J
答:消耗完汽油时,内燃机获得的热量为4.6×106 J;
(2)1 min内,对活塞做功的功率是多少?
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——专题特训
专题2 热量与效率的计算
解:由于在1 min内曲轴转动2 600圈,则内燃机对外做功1 300次,对活塞做的功
W=1 500 J×1 300=1.95×106 J
答:内燃机对活塞做功的功率是3.25×104 W;
(3)已知内燃机的效率η= ×100%(式中W为燃料燃烧对活塞做功,Q为它在这段时间内所消耗的汽油完全燃烧所