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专题一 热学相关计算
第十四章 内能的利用
解题策略:(1)燃料燃烧放出热量的计算公式:Q=mq或Q
=Vq。(2)物质吸收(或放出)热量的计算公式:Q=
cmΔt。(3)热效率的计算公式:η=×100%或η=
×100%。
类型1 热量及效率的计算
1. 在燃气灶上把质量为1 kg、初温为25 ℃的水加热至75 ℃
时,共消耗了10 g液化气,求:
(1)水吸收的热量;
解:(1)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1
kg×(75 ℃-25 ℃)=2.1×105 J;
(2)燃烧液化气放出的热量(已知q液化气=4.2×107 J/kg);
解:(2)液化气完全燃烧放出的热量
Q放=mq=0.01 kg×4.2×107 J/kg=4.2×105 J;
(3)燃气灶加热的效率。
解:(3)加热装置的效率η=×100%=×100%
=50%。
2. (2024·福田区九上期中)小星家的太阳能热水器的水箱容
积是100 L。某天早上小星用温度计测得自来水的温度为20
℃,然后给热水器水箱送满水,中午时,“温度传感器”显示
水箱中的水温为50 ℃。求:[已知水的密度ρ水=1.0×103
kg/m3,比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)水箱中水的质量有多大?
解:(1)水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×0.1 m3=
100 kg;
(2)在这段时间内,水吸收的热量有多大?
解:(2)水吸收的热量Q吸=c水mΔt==4.2×103 J/(kg·℃)
×100 kg×(50 ℃-20 ℃)=1.26×107 J;
(3)如果水吸收的这些热量,由燃烧天然气来提供,而天然
气灶的效率为42%,求至少需要燃烧多少体积的天然气?(q天
然气=4.0×107 J/m3)
解:(3)需要天然气完全燃烧放出的热量
Q放===3×107 J,
至少需要完全燃烧天然气的体积
V天然气===0.75 m3。
类型2 热机的效率
3. 某品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100
km,消耗汽油4.2 kg,汽车发动机功率为12 kW,已知汽油的
热值q=4.6×107 J/kg。求该汽车匀速行驶时:
(1)发动机所做的功;
解:(1)汽车行驶100 km用时t=== h=×3 600 s=5 000 s,发动机所做的功W=Pt=12 kW×5 000 s=1.2×104 W×5×103 s=6×107 J;
(2)发动机的效率(百分号前保留整数)。
解:(2)汽油完全燃烧所放出的热量
Q=qm=4.6×107 J/kg×4.2 kg=1.932×108 J,
发动机的效率η=×100%=×100%≈31%。
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