比热容、热值练习题。
重点难点解析】
1.q=cm△t,它只适用于物体温度改变时(升温或降温)物体吸收或放出热量的计算,对有物态变化的过程不能适用,如若不考虑,就会出错误。例质量为1kg的水,初温为20℃,当它完全吸收3.696 × 105j的热量,水的温度升高到多少摄氏度(1标准大气压)?根据q吸=cm(t-to)水的末温t=×1kg+20℃=108℃,这个答案肯定是错误,因为水在标准大气压下的最高温度为100℃,如果不继续加热,就不会沸腾,若继续加热,水就会沸腾,但不升温,吸收的热量用来进行物态变化,所以水的末温只能升高到100℃。
2.应用热量公式中的有关温度的文字叙述应特别谨慎,不可乱套。“升高”、“升高了”、“降低”、“降低了”对应的都是温度的改变量△t,而不是t;而升高到、降低到对应的是物体的末温t。
3.应用热量公式代人数量时各物理量的单位必须统一为国际单位。
4.热平衡:两个温度不同的物体放在一起时,高温物体将放出热量,温度降低;低温物体吸收热量,温度升高,最后两物体温度相同,称为达到了热平衡。因此热平衡的唯一标志是温度相同。
在热传递过程中,低温物体吸收的热量q吸,高温物体放出热量q放,如果没有热量损失,则q吸=q放,利用这个关系可以求出物质的比热或物体的质量或物体的温度。
例1 已知几种金属的比热c铝>c铁>c铜,现把质量相同、温度相同(都为室温)的铝球、铁球和钢球投入质量相同,温度都是100℃的三杯热水中,热平衡后,杯中水温度最低的是(杯不导热)(
a.投入铝球的那个杯子b.投入铁球的那个杯。
c.投入铜球的那个杯d.条件不足,不能确定。
解法1 常规解法(不等式法)
对铝块和水、铁球和水,分别列出热平衡方程。
c铝 m(t铝一 to)= c水 m水(t水一 t铝。
c铁 m(t铁一 t0)= c水 m水(t水一 t铁)
得 c铝> c铁 ∴(t水一 t铝)(t铁一 t0)>(t铝一 t0)(t水一 t铁)
化简后为 t水t铁十t铝t0>t水t铝十t铁t0
即 t铁(t水- t0)> t铝(t水-t0)
故 t铁>t铝。
同理可得 t铜> t铁。
即 t铝<t铁<t银。
解法2 利用函数的增减性。
用cx表示某一金属的比热,热平衡方程为。
cxm(t- to)= c水 m水(t水一 t)
解得 t=从③式很难看出平衡温度t是cx的增函数还是减函数,因为分子分母均含有未知量,为此,可将③式变形,把分子上的消掉。
t=t0+
从上式看出,t是cx的减函数,由于c铝> c铁> c铜,所以 t铝< t铁< t铜,选a
解法3 极限法。
对于上述③式,令cx→0,有t→t水;令cx→∞,有t→t0。由此可知cx越大,t越小,选a。
解法4 假设法。
假设水的末温相同,即三个球升高的温度相同。∵ q吸=cm△t,m、△t相等, c铝>c铁>c铜,∴q铝>q铁>q铜,即比热大的铝球吸收热最多,由热平衡方程可知,投入铝球的那杯水放出的热量最多,所以,三杯中的水末温不可能一样,应该是投入铝球的那杯水温度降低最多,末温最低。
解法5 图像法。
如下图所示,建立q-t坐标系,q表示吸收(或放出)的热量,t表示温度,设室温。
to,三球比热c铝>c铁>c铜,质量相同,可知吸**斜率k铝>k铁>k铜,它们的吸**与热水的放**相交于a、b、c,曲线相交时,水与金属温度相同,吸收或放出的热量相等,代表平衡点,则对应的末温t铝<t铁<t铜。
比较上述解法,常规解法显得繁冗逊色,理解了上述解法,类似问题便可迎刃而解。
练习题。1、用煤气灶既方便又环保,一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4kg、温度为23℃的水沸腾,该城市水的沸点为93℃,求:
水吸收的热量;
若煤气灶放出的热量70%被水吸收,煤气灶实际放出的热量为多少。
2、小红家里原来用液化石油气烧水,每天用60℃的热水100kg。她参加“**性学习”活动后,在老师和同学的帮助下,制造了一台简易的太阳能热水器。(1)若用这台热水器每天可将100kg的水从20℃加热到60℃,这些水吸收的热量是多少?
(2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg?(液化石油气的热值是8.0×107j/kg)(3)请你说出太阳能热水器的优点。
(至少说出一条)
3、随着国民经济的发展,汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km,消耗汽油10l。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功,所用汽油的热值为4.
6×107 j/kg,密度为0.7×103kg/m3,求:(1)这些汽油完全燃烧放出的热量;(2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。
4、某辆小轿车油箱内装有32kg汽油,司机小李驾车沿高速公路到某地旅游,路程为300km.假设轿车是匀速行驶,且受到的阻力为920n.已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能,汽油的热值为4.6×107j/kg.求:(1)汽车到达目的地牵引力所做的功;(2)通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。
5、太阳能是一种清洁能源.某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃,那么这些水吸收的热量是多少?,这些热量相当于完全燃烧多少的天然气放出的热量.[天然气的热值取7×107j/m3,水的比热容c=4.2×103j/(kg·℃)
6、泰安五岳专用汽车****是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中,在一段平直的公路上匀速行驶5.6km,受到的平均阻力是3.
0×103n,消耗燃油1.5×10-3m3(假设燃油完全燃烧)。
若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3,热值q=4×107j/kg,求:
1)专用车牵引力所做的功。(2)燃油放出的热量。
3)该专用车的热机效率是多少?
4)汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹,这样做的好处是什么?
九年级物理热机效率练习题
1 用煤气灶既方便又环保,一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4kg 温度为23 的水沸腾,该城市水的沸点为93 求 水吸收的热量 若煤气灶放出的热量70 被水吸收,煤气灶实际放出的热量为多少。2 小红家里原来用液化石油气烧水,每天用60 的热水100kg。她参加 性学习 活动后,在老师和同...
九年级物理培优 热机效率
第四讲热机效率。一 例题解析。例1 现有两个使用同一种燃料的加热器,用它们分别对甲 乙两种不同的物体加热。已知甲物体的比热是乙物体的2倍,甲物质体的质量是乙物体的1 3,当甲物体升高的温度是乙物体的3 4时 甲 乙物体的物态都不发生改变 加热甲物体所用燃料是加热乙物体的1 2,则两加热器利用热能的效...
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柳树逸挥 中学九年物理导学案。学习过程。一 导学预习。炒菜做饭,奔驰的汽车与火车,直入苍穹的火箭等都离不开燃料,燃料是将。化学能转化为内能,从原始人类开始使用火起,至今人们获得的大部份能量都是。通过燃料的燃烧获得的,我们在家煮饭用的燃料是?其利用率如何?如何提高其。利用率?二 自主学习。一 燃料的热...