比热容热机
(限时:30分钟)
|对点训练|
【考点1】能阐明燃料热值的物理意义
;能运用关系式
进行计算。(B) Q=mq
,
3
1.国家“西气东输”工程正源源不断地向芜湖市输送清洁能源——天然气。天然气燃烧时可以将
能转化为内能。已知天然气的热值为
了
7
3
4×10J/m,则每输送100 m的天然气,
完全燃烧后就相当于向芜湖市输送J的能量。
6.63×10 J,这些能量相当于完全燃烧J/kg。
)
6
2.一个成年人参加一次长跑运动身体消耗的能量为170 g的脂肪放出的热量
,则脂肪的热值为
(
3.下列关于热值的说法正确的是A.燃料燃烧越充分
,热值越大
B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大
5
C.1 kg煤燃烧放出3×10 J的热量,则煤的热值为D.热值是燃料的一种属性
,与燃料的质量无关
3×10 J/kg
5
,不同的物质热值一般不同
;能
【考点2】能阐明比热容的物理意义;能利用比热容知识解释一些简单的自然和生活现象
运用关系式Q=cm(t2-t1)进行计算。(B) 1.[2018·眉山]下表中有几种物质的比热容中正确的是(
)
几种物质的比热容/[J·(kg·℃）水酒精煤油冰
A.一杯水比一桶煤油的比热容小B.液体的比热容一定比固体的比热容大C.水吸收或放出热量的本领较强D.比热容是物质自身的性质之一2.水的比热容为4.2×10
3
-1
,小张同学根据提供的数据得出了四个结论,其
]
3
4.2×10
3
铁铜干泥土水银
0.46×100.39×100.54×100.14×10
2.4×102.1×102.1×10
33
33
33
,常用作冷却剂,只和物质的种类有关
J/(kg·℃),将4 kg的水倒掉一半,剩下水的比热容是
J/(kg·℃);初温为到
℃。
30 ℃、质量为2 kg的水吸收2.1×10 J
5
的热量后温度将升高
3.如图K14-1甲,在“比较不同物质吸热能力”的实验中体分别放入两个相同的烧杯内
,用相同的电加热器同时加热
,将a、b两种质量相同的不同种液,加热过程中,可认为没有热量损
4.2×10J/(kg·℃),
3
失。记录相关数据,并绘制出如图乙所示的图像。则a液体的比热容为
。
若b液体的比热容为
图K14-1
4.[2018·济宁]将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中变牛奶的内能。图乙是收的热量为
(如图K14-2甲所示),通过
方式改
250 g牛奶与热水的温度随时间变化的图像J。[c牛奶=2.5×10J/(kg·℃)]
3
,则牛奶在加热过程中吸
图K14-2
5.[2018·青岛]质量之比为2∶３的甲、乙两种液体,当它们吸收的热量之比为的温度之比为
6∶5,则甲、乙两液体的比热容之比为
。
7∶５时,升高
6.[2018·巴中]甲铁块质量是乙铁块的和升高的温度之比分别为
(
)
3倍,吸收相同的热量,则甲、乙两铁块的比热容之比
A.1∶1,1∶３ B.1∶3,1∶３C.1∶1,3∶１D.3∶1,3∶１7.以下四种现象中
,与水的比热容关系不大的是
(
)
A.汽车的发动机用循环流动的水来冷却B.内陆地区的气温变化比沿海地区大C.夏天往室内洒水可使室内温度降低D.生活中往往用热水取暖
8.图K14-3是某沿海城市和内陆城市同一天气温变化曲线。所对应的曲线是
请你判断内陆城市一天气温变化
(选填“大(选填“大”或
(选填“A”或“B”),这是由于砂石的比热容
,吸收相同热量后温度变化
于”“小于”或“等于”)水的比热容“小”)。
图K14-3
【考点3】知道热机工作过程中的能量转化情况求分析说明内燃机工作的四个冲程
)。(A)
(不要求知道内燃机具体的工作过程,即不要
1.常见汽车的动力机械是内燃机。从能量转化的角度来看能的机器。内燃机的效率较低2.内燃机的一个工作循环中
,内燃机是把能转化为
能的形式耗散掉。能转化为机械能;
,它在工作过程中,能量大部分以,对外做功的冲程是
。
,此过程将
与此冲程的能量转化方向相反的冲程是|综合训练| 一、填空题
1.[2018·聊城]在热机的四个冲程中时要产生大量的热
,把机械能转化为内能的是
,这是利用水
冲程。汽油机工作的特性。
,通常采用水循环将热带走
2.[2018·河北]有如图K14-4所示的两套相同装置同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体“全部燃烧”)后温度计示数的变化化为内能,用比热容
,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不
(选填“燃烧相同时间”或
,
)
转
,通过比较燃料
,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧
的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾
图K14-4
3.[2018·达州]如图K14-5所示是小明同学在标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的关系图像,第6 min时的内能时的内能;该物质在CD段的比热容是
(选填“大于”“等于”或“小于”
)第
8 min
AB段比热容的倍。(被加热的物质和吸、放热
功率不变)
图K14-5
4.[2018·淮安]质量为50 kg的水温度从20 ℃升高到50 ℃吸收的热量是热量如果完全由煤气燃烧来提供J/(kg·℃),煤气的热值
7
J,这些4.2×10
3
,至少需kg的煤气。[水的比热容为
4.2×10 J/kg]
40 kg
的水由
22 ℃加热到
42 ℃,水的内能增加了
5.[2018·连云港]天然气热水器将J,水内能的增加是通过
方式实现的。若天然气燃烧放出的热量有
3
7
84%被水吸收,需要消耗kg的天
然气。[c水=4.2×10J/(kg·℃),q天然气=4×10 J/kg] 6.[2018·咸宁]用天然气烧水,水烧开后,壶盖不断向上跳动油机的
冲程能量转化相同
,此过程中能量转化与四冲程汽
50%被水吸收,在标准大
;若天然气完全燃烧放出的热量有
气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾,需完全燃烧
m天然气。[c水=4.2×10
3
3
J/(kg·℃),q天然气=4×10J /m]
,“可燃冰”作为
73
7.[2018·遂宁]我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”新型能源,有着巨大的开发使用潜力
,在相同条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达天
10倍,设天然气热值为
4.2×10J/kg,完全
,这些热量能
7
然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的燃烧0.5 kg“可燃冰”放出的热量为使800 kg、45 ℃的水刚好达到沸点(选填“大于”“小于”或“等于”[c水=4.2×10J/(kg·℃)] 二、选择题
8.[2018·临沂]小明用煤气灶烧水时A.煤气燃烧越充分
,其热值越大
3
J;若在不考虑热量损失的情况下
,则此时水的沸点是
℃,水面上方的气压
)标准大气压。
,进行了如下思考,正确的是()
B.加热过程中水的比热容变大C.壶内水温度升高的过程中D.水沸腾过程中吸收热量
,其内能增大,温度不断升高
9.[2018·成都]小李家使用的燃气热水器m的天然气。已知水的比热容为
3
3
,将30 kg的水从20 ℃加热到45 ℃,消耗了0.15
4×10 J/m,则下列
7
3
4.2×10J/(kg·℃),天然气的热值为
(
)
与该过程有关的计算结果和分析正确的是A.水吸收的热量与水的末温成正比B.水吸收的热量是
3.15×10 J
52.5%
5
C.热水器的能量转化效率是
D.热水器的能量转化效率与环境温度无关
10.[2018·南京]如图K14-6甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置相同的易拉罐中分别装有质量和初温都相同的
,两个,根据记录)
a、b两种液体,用相同的装置加热
,下列说法中正确的是
(
的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示
图K14-6
A.组装器材时,先固定上面铁圈的高度B.升高相同温度,a液体吸收的热量更多C.a液体的比热容小于
b液体的比热容
D.不添加器材,利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量三、计算题
11.[2018·云南]小明家新买来一台容量为识后,尝试估测该热水器的热效率后,开始加热。当水温达到天然气表的示数为
80 L 的天然气热水器。小明学习了热效率的知
40 L,“出水温度”设置为
40 ℃
,他把“进水量”设置为
40 ℃时,自动停止加热。已知当时自来水的温度是
3
3
20 ℃,加热前
7
3
129.96 m,停止加热后变为
3
130.06 m。天然气的热值q天然气=4.2×10J/m,
-3
水的比热容c水=4.2×10J/(kg·℃), 1 L=10(1)水箱中水的质量。(2)水箱中水吸收的热量。(3)该热水器的热效率。
m。求:
3
12.[2018·威海]为响应国家“低碳环保燃料的新型公交汽车
,节能减排”的号召,威海市新上线一批以天然气为
3000 0.025
,其参数如图K14-7所示。某次行驶过程中,汽车搭载人员及物品共
0.01倍。在40 s时间内匀速直线行驶了
7
kg,所受阻力为总重力的400 m,共消耗天然气
,求:
kg(天然气完全燃烧,其热值为6.4×10 J/kg,g取10 N/kg)。针对此次行驶过程(1)汽车对地面的压强。(2)汽车的功率。(3)汽车发动机的效率。
图K14-7
参
【对点训练】考点1 1.化学
4×10
7
9
2.3.9×10
[解析] 由Q=mq可得脂肪热值
放q===3.9×10 J/kg。
,与燃料的燃烧程度和质量无关
,故C错误。
,故A、B错误;
7
3.D [解析] 燃料的热值仅与燃料的种类有关由于不确定燃料是否完全燃烧考点2 1.C
[解析] 由表格中的信息可知
,不能计算煤的热值
,水的比热容大于煤油的比热容,比热容大小与质量无关,
故A错误。液体的比热容不一定比固体的大因为水的比热容大人们常用水作冷却剂关,故D错误。2.4.2×10
3
,比如:冰的比热容比水银的比热容大
,升高相同的温度
,故B错误。
,所以
,相同质量的水和其他物质比较,水吸收的热量多
,故C正确。比热容是物质自身的性质之一,只和物质的种类和状态有
55
,但比热容与质量和体积无关
,所
[解析] 将4 kg的水倒掉一半,虽然水的质量和体积改变了以水的比热容不变
,仍然为4.2×10
3
J/(kg·℃)。根据
(t-t0)可知,吸热后水升高到Q吸=cm
的温度t=+t0=
+30 ℃=55 ℃
3.2.1×10
3
J/(kg·℃）
[解析] 根据题图乙可知,a液体加热10 min的温度变化量等于b液体加热20 min的温度变
化量,即升高相同的温度,Qa=Qb,Δta=Δtb,并且ma=mb;
由Q=cmΔt可得,4.热传递
=
4
,即=,则ca=cb=×4.2×10
3
J/(kg·℃)=2.1×10
3
J/(kg·℃）
1.25×10
[解析] 由图乙可知,250 g牛奶最初是热量Q=c5.7∶4
[解析] 由题知,m甲∶ｍ乙=2∶3,Δt
甲
3
牛奶
20 ℃,升温后为40 ℃,则牛奶在加热过程中吸收的
4
Δt=2.5×10J/(kg·℃）×0.25 kg×(40 ℃-20 ℃）=1.25×10 J。m
∶Δt
乙
Δt,所以=6∶5,Q甲∶Ｑ乙=7∶5,因为Q吸=cm
=
6.A
甲
==,解得==7∶4。
,甲乙两铁块物质种类相同
,比热容相同,即比热容之比
[解析]比热容是物质的特性c
∶c乙=1∶1;两铁块吸收热量之比Q甲∶Q乙=1∶1,质量之比m甲∶m乙=3∶1,由Q吸= cmΔt得,
甲、乙两铁块升高的温度之比:Δt
甲
∶Δt
乙
=∶=∶==1∶3。
7.C [解析] 因为水的比热容较大发动机,与水的比热容有关的比热容比水小得多
,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水来冷却汽车
,是因为砂石
,与水
,A不符合题意;内陆地区的气温变化比沿海地区大
,在同样吸热和放热的情况下,砂石的温度变化大于水的温度变化
的比热容有关,B不符合题意;炎热的夏天,往室内地面上洒水低周围环境的温度
,不是利用水的比热容大的特点
,水蒸发时会从周围吸热而降
,降低
,C符合题意;因为水的比热容较大
,与水的比热容有关
相同的温度,水放出的热量多,所以生活中往往用热水取暖意。8.A 小于
大
,D不符合题
[解析] 根据公式Q=cmΔt可知,质量相同的砂石和水,从太阳处吸收相同的热量后,升高的
温度Δt和比热容c成反比,砂石的比热容小于水的比热容化大,水的温度变化小。从题图可以看出曲线气温变化所对应的曲线。考点3 1.内
机械
内
2.做功冲程
内
压缩冲程
,因此吸收相同热量后砂石温度变
A的温度变化明显,因此曲线A是内陆城市一天
【综合训练】1.压缩3.小于
比热容大2
,且整个图像是上升的趋势
,因此这是
2.全部燃烧
化学能
小
[解析] 由图像可知,BC段温度不随时间的变化而变化晶体的熔化图像。此第
6 min
BC段是该晶体的熔化过程
时的内能小于第
,晶体熔化时吸收热量,温度不变,内能增加,因
8 min时的内能;根据Q
吸
=cm(t-t0),有
[0 ℃-(-10 ℃)]=cCD(5 ℃-0 ℃),解得cABmm4.6.3×10
6
=,即CD段比热容是AB段比热容的2倍。
0.15
(t-t0)=4.2×10J/(kg·℃）×50 kg×(50 ℃-20 ℃)=6.3×10Q吸=cm
3
6
[解析] 水吸收的热量J;
需要煤气的质量5.3.36×10[
6
m气===
热传递
0.1
=0.15 kg。
解析] 水吸收的热量
6
Q
吸
=c
水
m1(t-t0)=4.2×10
3
J/(kg·℃）×40
kg×(42 ℃-22 ℃）=3.36×10 J;
天然气放出的热量6.做功
0.084
8
Q放===4×10 J,需要天然气的质量
6
m2===0.1 kg。
7.2.1×10107.5
大于
10倍,设天然气热值为
4.2×10 J/kg,
7
[解析] “可燃冰”热值是天然气的值为4.2×10 J/kg,
88
则“可燃冰”热
8
完全燃烧0.5 kg“可燃冰”放出的热量为
,这些热量全部被水吸收
Q放=mq=0.5 kg×4.2×10
,则有
J/kg=2.1×10 J;若不考虑热量损失Q
放
=Q
吸
=c
水
m
水
Δt,Δt===62.5 ℃,则t=Δt+t0=62.5 ℃+45 ℃=107.5 ℃,因为水
的沸点高于100 ℃,所以水面上方的气压大于标准大气压。8.C
[解析] 热值是燃料的特性
,只与燃料的种类有关
,故A错误。比热容是物质本身的一种
属性,与温度无关,故B错误。物体温度升高程中吸收热量,温度保持不变,故D错误。9.C
,分子运动加剧,内能增大,故C正确。水沸腾过
[解析] 根据公式Q吸=cmΔt可知,水吸收的热量与水温度的变化量成正比,故A错误。
6
水吸收的热量Q吸=c
水
m水Δt=4.2×10J/(kg·℃)×30 kg×(45 ℃-20 ℃）=3.15×10 J,
3
故B错误。天然气放出的热量Q放=Vq=0.15 m×4×10J/m=6×10J,η==
,故D错误。
3736
=52.5%,
故C正确。热水器的能量转化效率与环境温度有关10.C
[解析] 组装器材时,应先放上酒精灯
,固定下面铁圈的高度,再在下面铁圈上放上易
拉罐,最后固定上面铁圈的高度,故A错误;由题图乙可知,升高相同的温度,a液体加热时间
短,吸收的热量少,故B错误;两液体的质量和初温均相同内吸收的热量相等
,而a液体上升的温度更多
,用相同的装置加热,在相等的时间
,根据Q=cmΔt可知,a液体的比热容小于b液
体的比热容,故C正确;要比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量料,不添加器材,利用本实验的装置无法完成11.解:(1)把“进水量”设置为水箱中水的质量
,故D错误。
,必须至少用到两种燃
40 L,则水箱中水的体积V=40 L=40 dm=40×10 m,
3-33
m=ρV=1×10 kg/m×40×10 m=40 kg。
(2)由题意可得,水吸收的热量
33-33
Q吸=c水mΔt=4.2×10J/(kg·℃)×40 kg×(40 ℃-20 ℃)=3.36×10 J。
(3)使用天然气的体积
7
天然气
36
V天然气=130.06 m-129.96 m=0.1 m,天然气完全燃烧释放的热量
3
3
6
333
Q放=q
V天然气=4.2×10 J/m×0.1 m=4.2×10 J,
该热水器的热效率
η==
=80%。
12.解:(1)汽车对地面的压力
F=G=mg=(13000 kg+3000 kg)×10 N/kg=1.6×10 N,
5
汽车对地面的压强(2)汽车所受阻力
p===4×10 Pa。
5
3
6
f=0.01G=0.01×1.6×10 N=1.6×10 N,
,汽车所受牵引力
3
汽车匀速行驶,牵引力与阻力平衡汽车牵引力做功
F牵=f=1.6×10 N,
5
3
牵s=1.6×10 N×400 m=6.4×10 J, W=F
汽车的功率P===1.6×10 W。
Q=q天然气m天然气=6.4×10 J/kg×0.025 kg=1.6×10
7
6
4
(3)0.025 kg天然气完全燃烧放出的热量J,
汽车发动机的效率η===40%。
