第十四章 专题二 热学的综合计算-【黄冈金牌之路·练闯考】2022-2023学年九年级物理上册（人教版）

练闯考 物理九年级上册人教版 第十四章 内能的利用 专题二热学的综合计算 类型一一般吸热、放热计算 1.质量为50kg的水温度从20℃升高到50℃吸收的热量是6.3×106J,这些热量 如果完全由煤气燃烧来提供，至少需 0.1g的煤气。水的比热容为4.2×103J/(kg· ℃)，煤气的热值为4.2×107J/kgl 2.小金分别用质量均为0.5kg的水和煤油进行探究“物质的放热能力与哪些因素 有关”实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图所示。实验过程中，控制水和 煤油在相同时间内放出相等的热量，分析图象可以得出甲（填“甲”或“乙”）物质为 水，煤油在0~15min内放出的热量为4.2×104 J,煤油的比热容为 2.1×103 J/(kg℃)。Ic水=4.2×103J/(kg℃)l 3.天然气是常用的一种清洁能源。某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60 ℃。已知水的比热容c=4.2×103J/kg℃)，天然气的热值g=4.2×107J/m3。求： ()这些水吸收的热量。 (2)加热这些水所需要天热气的体积（设天然气完全燃烧，不计热量损失）。 解：(1)这些水吸收的热量：2骏=cm△t=4.2×10J/(kg℃)×50kg×(60℃-20℃)= 8.4×10°J. (2)由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量：Q放=0吸=84×10°J, 由Q=9得，加热这些水所需要天然气的体积：V= =4.2×10J/m3 =0.2m3。 类型二热平衡的应用 4.工匠用钢铁打制刀具时，有一个重要流程叫“淬火”，把刚打制成型的刀具放到 炉火中充分煅烧，然后将其迅速放入水中骤冷。现有一成型的合金钢刀具的质量为1 kg,温度为20℃，放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，迅速取出放入5kg、20℃ 的水中冷却，最后与水达到共同的温度不计热量损失，c水=4.2×103J/(kg℃)，c合金 钢=0.42×103J/(kg℃川。求： ()此刀具在火炉中吸收的热量。 (2)淬火后水的温度。 解：(1)合金钢刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时间，达到热平衡，温度相 同，所以，合金钢刀具的末温t=836℃， 则此刀具在火炉中吸收的热量：Q合吸=c合金钢m合金钢(t一)=0.42×103J/(kg·℃)×1 kg×(836℃-20℃)=3.4272×105J. (2)将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却，最后刀具与水达到共同的温 度，设为'，不计热量损失，则有：Q水吸=Q合放， 即：c水m水（一t)=C合金钢n合金钢t一t), 4.2×103J/(kg℃)×5kg×(t-20℃)=0.42×103J/(kg℃)×1kg×(836℃一t), 解得：=36℃。 类型三有关热效率的计算 5.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，并用这些燃料油加热体积为 303的水用来供暖，可使水温升高60℃，根据以往经验可知供暖炉的加热效率为 84%,则提炼出的燃料油的热值为4.5×107 J/kg。[c水=4.2×103J/(kg℃)川 6.国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水 的热效率，将2kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20℃，在标准大气压下，把水 刚加热到100℃时，测出消耗天然气0.048m3。己知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃ ),天然气的热值约为g=4.0×107J/m3。求： (1)将这些水烧开，需要吸收的热量。 (2)在这种情况下，燃烧的天然气放出的热量。 (3)他家天然气灶的效率。 解：(1)水吸收的热量：2啜=c水m(t-o)=4.2×10J/(kg℃)×2kg×(100℃- 20℃)=6.72×105J。 (2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量：Q放=qV=4.0×10'J/m3×0.048m3= 1.92×10°J。 吸 (③)他家天然气灶的效率：”一Q 6.72×1031 =1.92×10°J =35%。 7.飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出 气体，使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力，以600 km/h的速度沿水平方向匀速航行1h,需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4 000kg。求1h内： (1)飞机的航程。 (2)发动机所做的功。 (3)航空煤油完全燃烧放出的热量。 (4)发动机的热机效率。