内容正文:
第十四章 内能的利用
专题训练二 热学综合计算
类型一 热量、热值和热平衡的综合计算
1.某太阳能热水器5 h内可使质量为100 kg的水的温度升高60 ℃,则水吸收多少焦耳的热量?不计热量损失,加热这些水需要多少液化石油气?[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),液化石油气的热值q=4.5×107 J/kg]
水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×60 ℃=2.52×107 J;加热这些水需要的液化石油气的质量m′=eq \f(Q放,q)= eq \f(Q吸,q)=eq \f(2.52×107 J,4.5×107 J/kg)=0.56 kg
2.某浴池的地下温泉水,浴池中水的体积为40 m3,初温为85 ℃,当水温降到45 ℃时可供洗浴使用。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤=3.0×107 J/kg]
(1)浴池中温泉水的质量是多少?
(2)当浴池中的温泉水从85 ℃降到45 ℃时,放出的热量是多少?
(3)温泉水放出的这些热量相当于完全燃烧多少千克的煤放出的热量?
(1)m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×40 m3=4×104 kg
(2)Q放=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×4×104 kg×(85 ℃-45 ℃)=6.72×109 J
(3)m煤=eq \f(Q放,q煤)=eq \f(6.72×109 J,3.0×107 J/kg)=224 kg
3.阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”,在牛背上装有一个塑料袋,通过导管收集牛体内排出的气体。从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21 kg甲烷。若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收,可使多少kg的水从20 ℃升高到70 ℃?[q甲烷=5.6×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
Q放=m甲烷q甲烷=0.21 kg×5.6×107 J/kg=1.176×107 J,由题意可知,Q吸=Q放=1.176×107 J,因Q吸=c水m水(t-t0),即1.176×107 J=4.2×103 J/(kg·℃)×m水×(70 ℃-20 ℃),解得:m水=56 kg
4.某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装6 kg的水,水的表面积为0