第十四章 内能的利用小专题（1） 热量、热值、热效率的综合计算课件- 2023--2024学年人教版九年级物理上册

小专题(一)　 热量、热值和热效率的综合计算 1 一般吸、放热计算 1．某同学在烧杯中装入质量为100 g、初温为20 ℃的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水的温度升高到70 ℃，此过程中水的内能增加了___________J，水增加的内能____(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精完全燃烧所放出的热量。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 2.1×104 小于 2 2．(2023·南宁模拟)中国是首个掌握可燃冰开采技术的国家，0.1 m3 可燃冰完全燃烧可释放4.2×107 J热量，说明可燃冰的____大；若这些热量被水完全吸收，可使____kg的水温度升高10 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 热值 1000 3．一温度为20 ℃、质量为4.2 kg的铁块的温度升高到80 ℃，需要吸收_____________J的热量。然后将其放入一个装有温度为10 ℃、质量为1.15 kg的水的量热器中，最后水的温度将升高到____℃。[忽略量热器吸热，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c铁＝0.46×103 J/(kg·℃)] 1.1592×105 30 4．(新素材)2024年3月20日，我国在文昌航天发射场，用长征八号遥三运载火箭成功发射探月工程四期鹊桥二号中继星。长征八号遥三运载火箭芯二级的推进剂采用的是液氧和液氢。(q氢＝1.4×108 J/kg，q煤油＝4.6×107 J/kg) (1)质量为10 kg的液氢完全燃烧放出的热量是多少焦耳？ (2)火箭自带液氢的质量为92 t，若换成煤油作为燃料，完全燃烧放出同等的热量，则需要煤油多少吨？ 解：(1)质量为10 kg的液氢完全燃烧放出的热量为Q放＝mq氢＝10 kg×1.4×108 J/kg＝1.4×109 J； 有关热效率的计算 (一)锅炉的效率计算 5．已知天然气的热值为3.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)。 (1)完全燃烧0.04 m3天然气可放出的热量为___________J。 (2)用某天然气灶烧水，完全燃烧0.04 m3天然气可使常温下5 kg的水温度升高40 ℃，则该天然气灶烧水的效率为________。(结果精确到0.1%) 1.28×106 65.6% 6．“垃圾分类，绿色环保”，合理分类并利用垃圾可以变废为宝。某垃圾处理厂处理垃圾时，在一定条件下，1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若某小区每天产生3 t生活垃圾，求：[该燃料油的热值q＝4.0×107 J/kg，q煤＝3×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)这3 t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧能释放多少热量？ (2)这些热量相当于完全燃烧多少煤？ (3)若这些热量有30%被初温为20 ℃、质量为105 kg的水吸收，则水的温度升高多少？ 解：(1)该小区每天产生3 t生活垃圾，1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油，所以共“榨”出燃料油的质量m油＝3×140 kg＝420 kg，这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧能释放的热量：Q放＝m油q＝420 kg×4.0×107 J/kg＝1.68×1010 J； (二)太阳能热水器的效率计算 7．小聪的家住在新农村建设示范村里，为了充分利用太阳能资源，每个单元在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200 L。在夏季光照条件下，一满箱15 ℃的水在白天经太阳能加热，温度可达到65 ℃。已知天然气的热值为3.2×107 J/m3。求：[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)10台热水器装满水时，温度从15 ℃升高到65 ℃吸收了多少热量？ (2)若这些热量由完全燃烧天然气提供，且天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则需要多少立方米天然气？ (三)热机的效率计算 8．某载重汽车自重12 t，车轮与地面的总接触面积为0.5 m2 ，汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210 kW，每行驶43 s消耗柴油700 g，柴油的热值为4.3×107 J/kg，g取10 N/kg。下列说法中( ) ①完全燃烧700 g柴油放出的热量为3.01×109 J；②该柴油发动机效率为30%；③汽车的牵引力为1.05×104 N；④若公路所能承受的最大压强为8×105 Pa，汽车最多能装载40 t的货物。 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 D 9．(2023·南宁月考)氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。一辆氢能源公交车以1.4×105 W的恒定功率匀速行驶5 min，消耗了0.6 kg氢燃料。已知q氢＝1.4×108 J/kg。则： (1)这辆公交车在这5 min内牵引力做的功是多少焦耳？ (2)0.6 kg氢燃料完全燃烧放出的热量是多少焦耳？ (3)该氢能源公交车的热机效率是多少？ (2)火箭自带液氢的质量为92 t，液氢换成煤油作为燃料，完全燃烧放出同等的热量，则Q氢＝Q煤油，根据公式Q＝mq，则需要燃烧煤油的质量为m煤油＝＝＝＝＝2.8×105 kg＝280 t。 (2)由Q放＝mq得，要放出1.68×1010 J的热量需要完全燃烧煤的质量：m煤＝＝＝560 kg； (3)由η＝得，水吸收的热量：Q吸＝Q放η＝1.68×1010 J×30%＝5.04×109 J，由Q＝cmΔt得，水升高的温度：Δt＝＝＝12 ℃。 解：(1)一满箱水的体积：V水＝200 L＝0.2 m3，由ρ＝可得，一满箱水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×0.2 m3＝200 kg，一满箱水的温度从15 ℃升高到65 ℃所吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×(65 ℃－15 ℃)＝4.2×107 J，10台热水器装满水时，水吸收的热量：Q＝4.2×107 J×10＝4.2×108 J； (2)由题意知，10台热水器装满水时，温度从15 ℃升高到65 ℃吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的50%相等，则由Q放＝Vq和η＝可得，需要天然气的体积：V＝＝＝＝26.25 m3。 解：(1)牵引力做功时间t＝5 min＝300 s，由P＝可知，这辆公交车在这5 min内牵引力做的功W＝Pt＝1.4×105 W×300 s＝4.2×107 J； (2)0.6 kg氢燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq氢＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J； (3)该氢能源公交车的热机效率η＝＝＝0.5＝50%。 $$