小专题(一) 热量综合计算

小专题（一）热量综合计算 热量计算的内容：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. 类型1一般吸放热计算 吸热公式：Q吸=cmΔt=cm（t－t0）.[来源:学#科#网Z#X#X#K] 放热公式：Q放=cmΔt=cm（t0－t）. 燃烧放热公式：Q=mq或Q=Vq. 电能全部转化为内能时Q放=W=Pt. （2013·大连）用某锅炉把50 kg的水从20 ℃加热到100 ℃．水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃）．试求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）这些热量相当于完全燃烧多少千克酒精放出的热量？（酒精的热值3.0×107 J/kg） 归纳 解答有关热量计算问题，应熟练吸热公式Q吸=cmΔt、燃料完全燃烧放热公式Q放=Vq、Q放=mq的掌握和运用，计算时注意固体燃料热值单位（J/kg）与气体燃料热值单位（J/m3）的区别. 类型2热量的利用效率问题 能量不能百分之百被利用，做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比叫做效率，即η＝Q有用/Q总=cmΔt／mq×100%. 锅炉、太阳能热水器等设备的效率也可以利用公式η＝Q有用／Q总计算. 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像．若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤的热值约为3×107 J/kg．求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6 min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率. 方法归纳[来源:学#科#网Z#X#X#K] 解答有关效率的计算题，一定要弄清哪部分能量是有效利用的能量，哪部分能量是总的能量. 1 . c o m 1.(2014·南充）小明将1 kg温度为10 ℃的水加热到90 ℃时，需要吸收______J的热量，这相当于完全燃烧_______m3的天然气放出的热量.［已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为8×107 J/m3］ 2．有甲、乙两块铁块，质量之比m1∶m2=5∶3，比热容之比c1∶c2=_______，若它们降低的温度相同，则它们放出的热量之比Q1∶Q2=________． 3.（2014·昆明）已知天然气的热值为4.0×107 J/m3，完全燃烧2.1 m3的天然气可以获得_____J的热量，不计热量损失，这些热量可以使500 kg的水，温度升高_______℃. 4.（2014·建邺一模）在做“观察水的沸腾”实验时，小华对200 g水加热直至沸腾，并根据实验数据作出“温度 时间”图像（如图所示）．从开始计时到第6分钟，水的内能增加了______J，若这6分钟内水增加的内能全部由酒精燃烧来提供，至少需要燃烧______kg的酒精．［水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），酒精的热值为3×107 J/kg］ 5.（2014·临沂）人类正积极开发和利用太阳能，如太阳能热水器、太阳能电池等．江涛想知道家中太阳能热水器吸收太阳能的本领，做了如下探究：天气晴朗时，江涛测得太阳能热水器1 h内使质量为50 kg的水从20 ℃升高到30 ℃，求： （1）水吸收了多少热量？［c水=4.2×103 J/（kg·℃）］x k b 1 . c o m （2）若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，则至少需要燃烧多少m3的液化气？（假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收，液化气的热值是5.0×107 J/m3） 6.（2014·江西）莲莲家的汽车尾部上标有“2.0 T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2 kg/（kW·h），已知汽油的热值为4.6×107 J/kg［温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2 kg/（kW·h）表示获得1 kW·h能量消耗0.2 kg汽油］．求： （1）0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？ （2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数） 7.（2014·苏州）燃气灶烧水时.把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了0.02 m3天然气(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8.4×107 J/m3.求: (1)水吸收的热量; (2)天然气完全燃烧放出的热量; (3)燃气灶烧水时的效率. 8.（2014·聊城）煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机.某县在冬季利用地热能为用户取暖.县内有一口自喷状态的热井，出水温度为90 ℃，出水流量为150 m3/h. （1）求每小时流出的地热水温度降低到50 ℃，所放出的热量. （2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气？［ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为4×107 J/m3］ 小专题(一)热量综合计算 归类例析 例1　（1）∵m=50 kg，c=4.2×103 J/（kg·℃），t=100 ℃，t0=20 ℃，∴水吸收的热量为：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg·℃）×50 kg×（100 ℃-20 ℃）=1.68×107 J． （2）∵Q放=mq，q=3.0×107 J/kg，∴m=Q放／q=1.68×107 J／3.0×107 J/kg=0.56 kg. 例2　（1）煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=2 kg×3×107 J/kg=6×107 J； （2）Q吸=cmΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×10 kg×（80 ℃-20 ℃）=2.52×106 J； （3）煤炉烧水时的热效率η=Q吸/Q放×100%=2.52×106 J／6×107 J×100%=4.2%． 专题精练 1.3.36×105　4.2×10-3　2.1∶1　5∶3　3.8.4×107　40　4.4.2×103　1.4×10-4　 5.（1）水吸收的热量Q＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×（30 ℃－20 ℃）＝2.1×106 J. （2）需要燃烧的液化气V=Q／q=2.1×106 J／5.0×107 J/m3=4.2×10-2 m3. 6.（1）0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量：Q放=mq=0.2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×106 J； （2）根据题意可知，完全燃烧0.2 kg汽油获得的能量为W=1 kW·h=3.6×106 J， 汽车发动机的效率：η=W／Q放×100%=3.6×106 J／9.2×106 J×100%≈39%． 7.（1）水吸收的热量：Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)=6.72×105 J. (2)天然气完全燃烧放出的热量：Q放=qV=8.4×107 J/m3×2×10-2 m3=1.68×106 J. (3)燃气灶的效率：η=Q吸／Q放×100%=6.72×105 J／1.68×106 J×100%=40%. 8.（1）1小时出水的体积为150 m3,出水质量m水=ρ水V水=1×103 kg/m3×150 m3=1.5×105 kg. 地热水放出的热量Q放=c水m(t0-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5×105 kg×(90 ℃-50 ℃)=2.52×1010 J. （2）因为热利用效率η=Q放／Q放′，所以燃烧天然气放出热量Q放′=Q放／η=2.52×1010 J／90%=2.8×1010 J 因为Q放′=qV，所以天然气体积V=Q放′／q=2.8×1010 J／4×107 J/m3=700 m3. 新课标第一网系列资料                      www.xkb1.com