第12章《机械能和内能》与比热容和热值有关的综合计算2025-2026学年苏科版（2024）物理九年级上册

苏科版物理（2024）九年级上册第12章《机械能和内能》

与比热容、热值有关的综合计算

〖公式梳理〗

设物体的质量为m，初温度为t0，末温度为t。

当温度升高时，物体吸收的热量  Q吸=                 。

当温度降低时，物体放出的热量  Q放=                 。

设q:  燃料的热值  Q：燃料完全燃烧放出的热量；V:  燃料的体积或m：燃料的质量。

燃料完全燃烧放出的热量 Q放=        或Q放=          

〖校本作业〗

类型一、比热容、热量问题

1.质量为10Kg、温度为20℃的水，吸收1.26×106J热量后，温度将升高到多少摄氏度？

 

 

 

 

2.某同学做了一个实验：取500g水放入烧杯中，测得水的温度为20℃，然后用酒精灯给水加热，直至水温上升到70℃。⑴在上述过程中，水的内能增加了多少？

⑵有同学认为，水吸收的热量就等于酒精燃烧所放出的热量，你同意吗？

 

 

 

类型二、热值、热效率问题

3.天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为C=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求：

（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。

（2）水吸收的热量Q吸。

（3）燃气灶的效率η。

 

 

4.已知无烟煤的热值是3.36×107J/kg，完全燃烧多少kg的无烟煤能放出1.68×107J的热量？如果这些热量的60%被60kg的某种液体吸收，使该液体的温度升高了80℃（未发生物态变化），那么这种液体的比热容是多大？

 

 

 

 

5.2017年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功．实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大，是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。天然气的热值q=7×l07J / m3  ]  求：

  (1)体积为0．01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?

  (2)若这些热量的90％被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少?

 

类型三、热值与热机效率问题

6.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为40％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107J/L，g=10N/kg)

（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？

（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？

 

 

 

7．车辆在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶180km，发动机的功率恒为25kW，消耗汽油25L，所使用汽油的密度为0.72×103kg/m3，热值为4×107J/kg，求车辆行驶180km的过程中：

（1）车辆所受牵引力大小？

（2）发动机做功多少？

（3）发动机的热机效率为多少？

 

〖拓展提高〗

8.用燃气灶烧水，使50kg的水从20℃升高到90℃，燃气灶烧水的效率是40%，已知煤气的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）求：

（1）水吸收的热量？

（2）煤气完全燃烧放出的热量？

（3）需要消耗多少燃气？

 

9.   太阳能是可再生能源，某品牌太阳能热水器的光热转换效率为60%，该太阳能热水器内装有100kg、温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到80℃，求
   （1）热水器内的水吸收的热量
   （2）热水器接收的太阳能。
   （3）这些太阳能相当于完全燃烧了多少m3的天然气。
   （已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值约为8.4×107J/m3）
    

 

 

 

10.2017年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大，是一种非常理想的新型能源。假设“可燃冰”的热值q＝4.2×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）求：

（1）用“可燃冰”烧水，100g“可燃冰”完全燃烧放出的热量为多少焦耳？

（2）若加热效率仅为45%，则被水吸收的热量共有多少焦耳？

（3）这么多热量在一个标准大气压下可以使50kg的水从20℃升高多少摄氏度？

 

 

11．现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如将垃圾“焚烧”可以发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果。经研究表明每焚烧1t垃圾可放出热量8.4×108J。

（1）这些能量相当于完全燃烧多少千克的汽油放出的热量？（汽油的热值q＝3×107J/kg）

（2）如果这些能量全部被水吸收，可将多少千克20℃的水在一个标准大气压下烧开？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。

（3）这些能量可使效率为30%的汽车匀速前进多少km？（已知汽车匀速前进受到的摩擦力f＝1680N）

 

〖参考答案〗

1．质量为10千克、温度为20度的水，吸收1.26×106J的热量后，温度将升高到多少？

【分析】根据热传递过程中吸热公式Q＝cm△t变形可计算水的温度升高多少。

【解答】解：由Q＝Cm△t得

△t＝＝＝30℃

则水的温度升高到20℃+30℃＝50℃。

答：温度将升高到50℃。

2．小明同学做了一个实验，取500g的水放入烧杯中，测得水的温度为20℃，然后用酒精灯给水加热，直至水温上升了40℃．c水＝4.2×103J/（kg•℃）

（1）在上述过程中，水的内能增加了多少？

（2）有同学认为，水吸收的热量就等于酒精燃烧所放出的所有热量，你认为对吗？说明理由。

【分析】（1）水吸收多少热量，也就增加多少内能，可以利用热量的计算公式Q吸＝cmΔt直接求解；

（2）在热传递过程中，要考虑各种方面的散热因素，周围的物体可能就会吸收一部分热量，这要根据实际情况具体判断分析。

【解答】解：（1）水内能的增加量等于水吸收的热量：

ΔQ＝Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×500×10﹣3kg×40℃＝8.4×104J。

（2）由于支架、烧杯等均吸收热量，还有部分热量要散失到空气里，

所以真正被水吸收的热量并不等于酒精燃烧放出的所有热量，所以该同学的说法不对。

答：（1）在此过程中，水的内能增加了8.4×104J；

（2）不对，因为支架、烧杯等均吸收热量，还有部分热量要散失到空气里。

3．天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q＝7.0×107J/m3。求：

（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；

（2）水吸收的热量Q吸；

（3）燃气灶的效率η。

【分析】（1）知道天然气的体积、热值，利用Q放＝Vq求天然气完全燃烧放出的热量；

（2）知道水的质量、水的比热容、水升高的温度，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求水吸收的热量；

（3）燃气灶的效率等于水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比。