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第2课时 热量的计算
热量的计算
水壶中装有初温为80 ℃的水,放置一段时间后,水的温度变为60 ℃。已知该过程中水放出的热量为2.1×105 J,则水的质量为2.5kg。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
[教材题改编]有一根烧红的铁钉,温度为800 ℃,质量为2 g,铁钉放出717.6 J的热量后,温度将降低到20℃。[c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]
[教材“想想议议”改编]我国北方楼房中的暖气采用水作为介质,小明家的暖气管路中每天会有1 t的水流过。若流进房间暖气管路的水温是60 ℃,流出的水温是50 ℃,则这些水每天可以给房间供热4.2×107J。若流进、流出小亮家暖气管路的水温与小明家完全相同,但小亮家的水供热量为小明家的1.5倍,则小亮家里的暖气管路中每天会有1.5t的水流过。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则质量为2 kg的水,温度由20 ℃升高到30 ℃时吸收的热量是多少?
解:水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(30 ℃-20 ℃)=8.4×104 J。
答:质量为2 kg的水,温度由20 ℃升高到30 ℃时吸收的热量为8.4×104 J。
如图所示是一款鱼缸加热棒,通过加热棒控制水温,可为鱼儿提供舒适的环境。已知鱼缸中装有40 kg水,用该加热棒加热时,缸内水的温度从17 ℃升高到27 ℃,假设加热棒产生的热量全部被水吸收,则加热棒产生的热量为多少?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
5题图
解:由Q=cmΔt可知,水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×
40 kg×(27 ℃-17 ℃)=1.68×106 J,
加热棒产生的热量全部被水吸收,则
Q放=Q吸=1.68×106 J。
答:加热棒产生的热量为1.68×106 J。
[易错题]某太阳能热水器中装有50 L的水,某天在阳光的照射下,该热水器中水的温度从25 ℃升高到45 ℃,这些水吸收了多少热量?若热水器中水的温度从25 ℃升高了45 ℃,水吸收的热量又为多少?[水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
解:水的体积:V=50 L=0.05 m3,
水的质量:
m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.05 m3=50 kg,
若水的温度从25 ℃升高到45 ℃,
则这些水吸收的热量:
Q吸1=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(45 ℃-25 ℃)=4.2×106 J,
若水的温度升高了45 ℃,则这些水吸收的热量:
Q吸2=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×45 ℃=9.45×106 J。
答:该热水器中水的温度从25 ℃升高到45 ℃,这些水吸收了4.2×106 J的热量;若热水器中水的温度从25 ℃升高了45 ℃,水吸收的热量为9.45×106 J。
小夏在探究物质的放热能力与哪些因素有关时,分别用质量相等的水和某种液体进行了实验(c水>c液),并对实验数据进行了图像处理,如图所示。实验中,水和这种液体在相同时间内放出的热量相等。分析图像可以得出(A)
1题图
A.甲物质是水,c乙=2.1×103 J/(kg·℃)
B.甲物质是水,c乙=1.4×103 J/(kg·℃)
C.乙物质是水,c甲=2.1×103 J/(kg·℃)
D.乙物质是水,c甲=4.2×103 J/(kg·℃)
如图所示,“曲水流觞”是古代文人墨客诗酒唱酬的一种雅事。使酒盏漂浮在清冽的溪水上随溪流动,会降低酒的温度;酒盏里质量为100 g的酒在漂流过程中,温度从30 ℃降低至25 ℃,会放出1 700J的热量。[c酒=3.4×103 J/(kg·℃)]
2题图
如图所示是陕西历史博物馆收藏的汉代铁剑,古代工匠锻造时,先将一块质量为500 g的铁块加热到620 ℃,然后反复锻打,在此过程中铁块的比热容不会(选填“会”或“不会”)发生改变。锻打成型后,将620 ℃的铁剑放入水中淬火,冷却到20 ℃,此过程中铁剑放出的热量为1.38×105J。[c铁=0.46×103 J/(kg·℃)]
3题图
小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热,得到的实验数据如图所示,则水在16 min内吸收的热量为2.52×104J,另一种液体的比热容为1.4×103J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
4题图
为了比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入0.2 kg相同温度的热水,用温度计测量其初温为t0,示数如图甲所示,t0=75℃。绘制水温随时间的变化图像如图乙所示,A杯中水放出的热量为4.2×104J,保温性能更好的是B(选填“A”或“B”)杯。
5题图
(六安期中)母亲节这天,小明同学准备给妈妈洗脚,盆里有质量为2 kg、初温为20 ℃的冷水,现在想兑成45 ℃的温水,需要往盆中加入多少千克温度为95 ℃的热水?[c水=4.2×103 J/(kg·℃),不考虑热量散失]
解:冷水吸收的热量:Q吸=c水m冷(t-t冷)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(45 ℃-20 ℃)=2.1×105 J,
不计热量损失,热水放出的热量:
Q放=Q吸=2.1×105 J,
由Q放=c水m热(t热-t)可知,需要热水的质量:
m热=
=
=1 kg。
答:需要往盆中加入1 kg温度为95 ℃的热水。
学过比热容的知识后,小方为了测量炉温,设计了一个方案:将质量为100 g的铁块放在炉内加热一段时间,温度与炉温相同时取出,并立即放入质量为250 g、温度为20 ℃的水中,水温最后升高到60 ℃(不计热量损失)。通过此方案,请计算出炉内温度。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),c铁=0.46×103 J/(kg·℃),结果保留整数]
解:水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(60 ℃-20 ℃)=4.2×104 J,
因为不计热量损失,所以铁块放出的热量:
Q放=Q吸=4.2×104 J,
由Q放=c铁m铁(t炉-t)可知,炉内温度:
t炉=+t=+60 ℃≈973 ℃。
答:炉内温度约为973 ℃。
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