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第二章 改变世界的热机
微专题一 热量的综合计算
类型一:能量转移
1.小红用电热水壶将1 kg 20℃的水加热至70℃,在这个过程中,下列分析正确的是[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]( A )
A.水吸收的热量为2.1×105 J
B.电热水壶消耗的电能全部转化为水的内能
C.水的温度升高,它的内能减小
D.水的温度升高,它的比热容变大
A
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2.水沸腾时如果继续吸热,则温度 不变 ;灶上的锅中装有2 kg、初温为30℃的水,当水吸收了7.56×105 J的热量后,水温升高了 70 ℃[当地为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
3.质量和初温相同的甲、乙两种液体,经同一加热器加热相同的时间后,甲的温度大于乙的温度,则甲液体的比热容 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容。如果乙液体的质量为1 kg,初温为20℃,加热一段时间后温度升高到50℃,吸收的热量为1.26×105 J,则乙液体的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)。
4.质量为2 kg的水温度升高5℃,求水吸收的热量Q吸[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
4.2×104 J
不变
70
小于
4.2×103
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5.一把质量为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℃。[c钢=0.46×103 J/(kg·℃),不计热量损失]
(1)求这把钢刀在冷却过程中放出的热量。
(1)6.21×104 J
(2)若把这些热量给30℃、0.5 kg的水加热,水温可以上升多少摄氏度(取整数)?
(2)30 ℃
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方法指导
把握三点,正确解答有关热量的计算题
(1)正确把握热量的计算公式及不同类型题目所采用的计算方式。
(2)认真审题,挖掘题目中的隐含条件,建立等量关系。
(3)确定已知量后,得出待求量的表达式,然后代入数值进行计算。在代入数值时,注意各物理量的单位要符合要求。
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类型二:能量转化
题组一:化学能转化为内能
6.汽油机在工作过程中,将机械能转化为内能的冲程是 压缩冲程 ;汽油的热值是4.6×107 J/kg,完全燃烧40 g的汽油所释放的热量为 1.84×106 J。
7.完全燃烧140 g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为10℃、质量为10 kg的水吸收,则水吸收的热量为 2.52×106 J,水的温度将升高到 70 ℃。[q焦炭=3.0×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃),在1个标准大气压下]
8.用液化气灶烧水,把1.5 kg初温为20℃的水加热到100℃,需要吸收的热量为 5.04×105 J。若上述过程中完全燃烧了0.021 kg液化气,且只有60%的热量被水吸收,则液化气的热值为 4×107 J/kg。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
压缩冲程
1.84×106
2.52×106
70
5.04×105
4×107
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(1)汽车行驶的路程。
解:(1)汽车行驶的路程s=vt=25 m/s×600 s=1.5×104 m。
(2)汽车受到的阻力。
解:(2)W=Fs=fs,汽车受到的阻力f===2×103 N。
(3)汽车发动机的效率。
解:(3)汽车发动机的效率η====60%。
9.某汽车在水平地面上以25 m/s的速度匀速行驶,行驶600 s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107 J,消耗汽油1 kg(假设汽油在发动机汽缸内完全燃烧,汽油热值取q=5×107 J/kg,取g=10 N/kg)。针对这一过程,求:
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题组二:太阳能转化为内能
10.小琦家新安装了一台容积为0.5 m3的太阳能热水器,加满水后,经过4 h阳光的照射,水温由原来的25℃升高到45℃[已知:水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),焦炭的热值q=3.0×107 J/kg,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3]。
(1)在这4 h内水吸收的热量为多少焦耳?
解:(1)水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.5 m3=500 kg;
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×500 kg×(45 ℃-25 ℃)=4.2×107 J。
(2)若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧多少千克的焦炭?
解:(2)η==,需要燃烧的焦炭m碳===7 kg。
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方法指导
(1)化学能转化为内能:若不考虑能量损失,有Q放=Q吸,Q放=m1q,Q吸=cm2Δt,即