第14章 专题二 热学的综合计算（作业课件）-【黄冈金牌之路·练闯考】2023-2024学年九年级物理上册(人教版)

物理 九年级上册 人教版 练闯考 专题二　热学的综合计算 第十四章 　内能的利用 类型一　一般吸热、放热计算 1．质量为50 kg的水温度从20 ℃升高到50 ℃吸收的热量是__________J，这些热量如果完全由煤气燃烧来提供，至少需_______kg的煤气。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg] 6.3×106 0.15 2．小金分别用质量均为0.5 kg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____(填“甲”或“乙”)物质为水，煤油在0～15 min内放出的热量为_______________J，煤油的比热容为______________J/(kg·℃)。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 甲 4.2×104 2.1×103 3．天然气是常用的一种清洁能源。某用户用天然气将50 kg的水从20 ℃加热到60 ℃。已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝4.2×107 J/m3。求： (1)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)。 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5 kg、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＝4.2×103 J/( kg·℃)，c合金钢＝0.42×103 J/( kg·℃)]。求： (1)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－t0)＝0.42×103 J/( kg·℃)×1 kg×(836 ℃－20 ℃)＝3.427 2×105 J。 (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t′，不计热量损失，则有：Q水吸＝Q合放， 即：c水m水(t′－t0)＝c合金钢m合金钢(t－t′)， 4．2×103 J/( kg·℃)×5 kg×(t′－20 ℃)＝0.42×103 J/( kg·℃)×1 kg×(836 ℃－t′)， 解得：t′＝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200 kg燃料油，并用这些燃料油加热体积为30 m3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____________J/kg。[c水＝4.2×103 J/( kg·℃)] 4.5×107 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2 kg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0.048 m3。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/( kg·℃)，天然气的热值约为q＝4.0×107 J/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。 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1.6×105 N的水平推力，以600 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h，需要完全燃烧热值为4×107 J/kg的航空煤油4 000 kg。求1 h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。 8．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108 J。由内燃机提供能量，汽车以50 km/h的速度匀速行驶了0.5 h，同时蓄电池的电能增加了10%。求： (1)汽车牵引力做的功。 (2)若所用燃料的热值是4.5×107 J/kg，测试过程中消耗8 kg的燃料(假设燃料完全燃烧)，则放出的总热量。 (3)内燃机的效率。 解：(1)这些水吸收的热量：Q吸＝ cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(60 ℃－20 ℃)＝8.4×106 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＝Q吸＝8.4×106 J， 由Q放＝ Vq得，加热这些水所需要天然气的体积： V＝ eq \f(Q放,q) ＝ eq \f(8.4×106 J,4.2×107 J/m3) ＝0.2 m3。 解：(1)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/( kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。 (2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝qV＝4.0×107 J/m3×0.048 m3＝1.92×106 J。 (3)他家天然气灶的效率：η＝ eq \f(Q吸,Q放) ＝ eq \f(6.72×105 J,1.92×106 J) ＝35%。 解：(1)根据v＝ eq \f(s,t) 得，飞机的航程：s＝vt＝600 km/h×1 h＝600 km。 (2)发动机所做的功：W＝Fs＝1.6×105 N×6×105 m＝9.6×1010 J。 (3)航空煤油完全燃烧放出的热量：Q放＝qm＝4×107 J/kg×4 000 kg＝1.6×1011 J。 (4)发动机的热机效率：η＝ eq \f(W,Q放) ＝ eq \f(9.6×1010 J,1.6×1011 J) ＝60%。 解：(1)汽车0.5 h内，行驶的路程：s＝vt＝50 km/h×0.5 h＝25 km＝2.5×104 m。由图象可知，汽车速度为50 km/h，所受阻力为4 000 N，由于汽车匀速行驶，牵引力等于阻力，汽车牵引力做的功：W牵＝Fs＝4 000 N×2.5×104 m＝1×108 J。 (2)燃料完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝8 kg×4.5×107 J/kg＝3.6×108 J。 (3)电能增加：W电＝5.12×108 J×10%＝0.512×108 J。内燃机的效率：η＝ eq \f(W牵＋W电,Q) ＝ eq \f(1×108 J＋0.512×108 J,3.6×108 J) ＝42%。 $$