九年级上册物理(人教版) 第十四章 内能的利用 专题三 热学综合计算
1.热学综合计算题的主要内容:热传递过程中吸热与放热的计算;燃料燃烧释放热量的计算;热机、锅炉、太阳能集热器等设备利用热量的计算;热学与力学的综合计算。 这种试题常常表现为一题多问,解答时,不能只写公式与数字,一定要注意统一单位,除写清公式与单位以外,还要有必要的文字说明。
2.熟记两个热学计算公式:Q吸=cm(t0-t)[或Q放=cm(t-t0)]和Q放=qm(Q放=qV)。 3.计算过程中应用的等量关系:不计热损失,Q吸=Q放;若考虑热量散失,Q吸=ηQ放。计算过程中,利用以上关系,可分步解答,也可列方程求解。
类型一 一般吸、放热计算 1.将质量为100 g的铜块从沸腾的水中取出(在标准大气压下),迅速放入质量为100 g、温度为10 ℃的某液体中,混合后的共同温度是25 ℃。若不计热量损失,求这种液体的比热容是多少?[c铜=0.4×103 J/(kg·℃)] 解:铜块放出的热量Q放=c铜mΔt=0.4×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-25 ℃)=3000 J,若不计热量损失,这些热量被液体吸收,即Q吸=Q放=c液mΔt,c液×0.1 kg×(25 ℃-10 ℃)=3000 J,解得c液=2×103 J/(kg·℃)
2.某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖,地热温泉每天出水量为2 2.某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖,地热温泉每天出水量为2.5×104 kg,温泉水的初温是80 ℃,供暖后温度降低到40 ℃。温泉水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。试求: (1)这些温泉水每天放出的热量是多少? (2)若这些热量由热值为3.0×107 J/kg的焦炭提供,至少需要完全燃烧多少千克的焦炭?
3.某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为4 m2,热水器每平方米的面积上1 h得到太阳辐射的能量平均为2 3.某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为4 m2,热水器每平方米的面积上1 h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106 J,热水器仅能把接收的太阳能的42%转化为水的内能,求光照5 h可以使热水器内初温为10 ℃、质量为100 kg的水温度升高多少℃?[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]
类型二 关于热机、炉子效率的计算 4.(漳州中考)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4000 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。
5.(安徽中考)某家庭用燃气热水器将质量为100 kg,温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃,消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为3.2×107 J/m3。求: (1)天然气完全燃烧放出的热量。 (2)水吸收的热量。 (3)该热水器工作时的效率。
6.随着生活条件的改善,小明家住上了新楼房,新楼房使用的是天然气。小明想:将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢?他通过实践收集如下数据:水壶里放入2000 cm3、20 ℃的水,大火加热直至沸腾。他又在物理书中查到天然气热值为8×107 J/m3。[气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (1)烧开这壶水,水需要吸收多少热量? (2)如果小明家天然气炉具的效率是40%,烧开这壶水需要燃烧多少天然气?
类型三 热学与力学综合计算 7.五一假期,小明一家驱车外出旅游。当汽车以108 km/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1375 kg,油箱容积为50 L。(汽油热值q=3.3×107 J/L,g取10 N/kg)求: (1)这时汽车牵引力做功的功率是多少? (2)该车加满一箱汽油,按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程?
8.如图所示是某村抽水抗旱的示意图,水泵的流量为180 m3/h(每小时流出管口的水的体积),抽水高度H为12 m。(ρ柴油=0 8.如图所示是某村抽水抗旱的示意图,水泵的流量为180 m3/h(每小时流出管口的水的体积),抽水高度H为12 m。(ρ柴油=0.8×103 kg/m3,q柴油=4.0×107 J/kg,g取10 N/kg) (1)该机械装置所做有用功的功率为多少? (2)带动水泵的动力装置为柴油机,每小时燃烧的柴油为1.25 L。则整个机械装置的效率为多少?