2024年中考物理复习辅导系列《热学计算专题突破》

热学计算专题突破 一、比热容计算——热平衡方程 1.核心要点： ①热传递条件：温度差；热传递结果：温度相同→末温相同 ②Q吸=cm（t－t0） Q放=cm（t0－t） （t——末温，t0——初温） ③“没有热损失的情况下”——Q吸=Q放 2.典例引领： 例1.冷水的温度为t1、热水的温度为t2。现要把冷水和热水混合成温度为t3的温水，若不计热损失，则冷水和热水的质量之比为（ ） A. B. C. D. 解析：①分析题意：冷水→吸热，热水→放热，把冷水和热水混合→发生热传递，不计热量损失→热平衡：Q吸=Q放 ②末温t均为t3； ③冷水吸热：Q吸=c水m冷（t3－t1），热水放热：Q放=c水m热（t2－t3） ④Q吸=Q放→c水m冷（t3－t1）= c水m热（t2－t3） → 答案：C。 二、热效率计算 题型一：烧水问题 ( 有效利用： 总能量： 效率： ) 例1.某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.2×107J/m3。求： （1）天然气完全燃烧放出的热量； （2）水吸收的热量； （3）该热水器工作时的效率。 解析：（1）天然气完全燃烧放出的热量： Q放=V气q=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J （2）水吸收的热量： Q吸=cm水（t－t0）=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃－20℃） =1.26×107J （3）该热水器工作时的效率： 题型二：机车问题 ( 有效利用： （ F - 牵引力， s - 距离， P - 功率， t - 时间） 总能量： 效率： ) 例2.某公交汽车以天然气为燃料，该车在平直公路上以15m/s的速度匀速行驶10min，消耗的天然气为4.5m3，汽车发动机提供的牵引力为6000N。已知天然气的热值是4×107J/m3，试求： （1）汽车发动机做的功是多少J? （2）所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量是多少J? （3）发动机工作时将天然气完全燃烧获得的内能转化为机械能的效率是多大？ 解析：（1）汽车发动机做的功： s=υt=15m/s×10×60s=9×103m W机=Fs=6×103N×9×103m=5.4×107J 另解：功率：P=Fυ=6×103N×15m/s=9×104W 机械能：W机=Pt=9×104W×600s=5.4×107J （2）所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量： Q放=V气q=4.5m3×4×107J/m3=1.8×108J （3）发动机工作时将天然气完全燃烧获得的内能转化为机械能的效率： 类型三：太阳能问题 ( 太阳能板接收的热辐射 Q 太阳 水吸收的热量 Q 有 ) ( 有效利用： （ F - 牵引力， s - 距离， P - 功率， t - 时间） 此类题干中通常会给出太阳能板每平方米每小时接收的热辐射A，由此可知： （ S -面积， t -时间 ，单位以题干为准 ） 效率： ) 例3.一个太阳能热水器的表面积为2m2，内装100L的水，假设每天照射时间为10小时，每平方米面积上每小时接受的太阳能热量是2.1×105J，太阳能热水器的效率为50%。 （1）水吸收的热量是多少？ （2）能使这些水从20℃升高到多少℃？ （3）若用热值为q=2.1×107J/kg燃料加热，假设燃料完全燃烧的热量50%被水吸收，需要多少kg的燃料？ 解析：（1）Q太阳=A·S·t=2.1×105J×2m2×10h=4.2×106J 由得：Q吸=η1Q太阳=50%×4.2×106J=2.1×106J （2） （2）m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×100×10-3m3=100kg t=t0+Δt=5℃+20℃=25℃ （3）由得： 真题演练 1．（2023湖北随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ） A.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B.由乙图可知该汽油机的效率是30% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值 【答案】A 2.（2023湖北宜昌）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的