备考2024年中考物理重难点精讲精练:3-热点2 比热容热值的理解及相关计算(精练)
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热点二 比热容、热值的理解及相关计算(精练)
一、选择题
1.对下列物理概念的理解,正确的是( )
A.热值用于描述燃料完全燃烧释放热量的本领
B.功率用于描述做功的多少
C.比热容用于描述物体吸热或放热的多少
D.温度用于描述物体所含热量的多少
2.下列是某同学“物理学习笔记”中的摘录,其中错误的是( )
A.燃料的热值与燃料的质量没有关系
B.温度越高的物体含有的热量越多
C.燃料的热值只决定于燃料的种类
D.燃料的热值与燃料燃烧的充分程度无关
3.在下列各种情况下,物质的比热容会发生变化的是( )
A.一瓶矿泉水喝了一半 B.水凝结成冰
C.一块铜加工成了铜环 D.15℃的煤油加热到40℃
4.广西梧州苍海国家湿地公园位于广西壮族自治区东部,梧州市龙圩区苍海新区,是兼具湿地功能的城市综合性公园,湿地公园能很好地调节气温,是因为水具有较大的( )
A.热值 B.比热容 C.热量 D.内能
5.下列过程中物理量发生改变的是( )
A.一杯牛奶喝掉一半后的密度
B.一盒牛奶喝掉了一半后的质量
C.一桶汽油燃烧掉一半后的热值
D.一瓶水喝掉一半后的比热容
6.10月31日,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,发射成功。火箭以液氢为燃料是因为氢具有( )
A.较大的密度 B.较大的热值
C.较高的沸点 D.较大的比热容
7.实验时,用酒精灯加热过程中,酒精灯内酒精的物理量没有改变的是( )
A.质量 B.体积 C.重力 D.热值
8.煤油的热值为4.6×107J/kg、比热容为2.1×103J/(kg•℃),以下说法中正确的是( )
A.煤油的热值、比热容与质量大小无关
B.燃烧1kg煤油一定放出4.6×107J的热量
C.1kg煤油用去一半,煤油的热值减小,比热容不变
D.1kg煤油温度升高1℃需要放出2.1×103J的热量
9.关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物质的比热容与物质吸、放热及温度和质量都没有关系
B.物质的比热容跟物质吸收热量的多少或放出热量的多少有关
C.比热容是物质的特性,所以不同种物质的比热容一定不同
D.同温度、同质量的不同物体,比热容大的物体含有的热量多
10.甲、乙两物体质量都为1kg,丙物体质量为2kg,三个物体温度都升高1℃,吸收的热量如图所示,以下说法正确的是( )
A.乙的比热容与丙的比热容相等
B.甲的比热容比乙的比热容的大
C.1kg的丙物质温度升高1℃,需吸收2000J的热量
D.甲、乙的温度都降低1℃,乙比甲放出的热量多
11.小明根据下表中几种物质的比热容得出结论,下列结论中正确的是( )
常温常压下的比热容c/[J•(kg•℃)﹣1]
水 4.2×103
冰 2.1×103
酒精 2.4×103
砂石0.92×103
煤油 2.1×103
铝 0.88×103
水银0.14×103
铜 0.39×103
A.固体的比热容都比液体的比热容小
B.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,煤油的末温高
C.质量相等的铝块和铜块温度都降低5℃,铝块放出的热量多
D.比热容是物质的一种特性,不同物质的比热容一定不同
12.两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.甲液体的比热容小于乙液体的比热容
B.如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量
C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热相同的时间,甲液体升高的温度比乙液体升高的温度多
13.如图所示是将一盒刚从冰箱中取出的牛奶放入热水中,若热传递只发生在水和牛奶之间,放置足够长的时间后,下列说法正确的是( )
A.牛奶升高的温度一定等于水降低的温度
B.牛奶吸收的热量一定等于水放出的热量
C.牛奶具有的内能一定等于水具有的内能
D.牛奶的比热容一定等于水的比热容
14.如图甲,用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,隔着石棉网同时对两试管加热(水的比热容比煤油的大),图乙中图线能反映该实验情况的是( )
A. B.
C. D.
15.小明用相同的酒精灯分别对质量都为200g的液体A和水加热,如图甲所示,根据测得的数据分别画出两液体的温度随加热时间变化的图象,如图乙所示。已知在相同的时间内两液体吸收的热量相等,不计热量损失,c水=4.2×103J/(kg•℃),下列推断正确的是( )
A.液体A的吸热能力比水强
B.若吸收相同的热量,水升高的温度较多
C.两液体的比热容之比为cA:c水=1:2
D.液体A10min吸收的热量为2.52×107J
16.在相同的加热条件下,对质量为mA、比热容为cA的A液体和质量为mB、比热容为cB的B液体均匀加热,液体A、B的温度随加热时间的变化情况如图所示。下列推断正确的是( )
A.若mA=mB,则cA<cB B.若mA=mB,则cA=cB
C.若mA<mB,则cA=cB D.若mA<mB,则cA>cB
17.小金阅读了某汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图所示,汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法正确的是( )
A.燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量
B.汽油机在做功冲程把机械能转化为内能
C.该内燃机的效率为40%
D.为确保发动机正常工作,可用水对其冷却,利用了水的比热容较大的特性
二.填空题
18.1m3甲烷完全燃烧能产生 J热量。若甲烷用掉一半之后,剩余的甲烷热值将 (选填“变大”、“变小”、“不变”)。(甲烷的热值q甲烷=4.2×107J/m3)
19.用天然气灶烧水的过程是通过 的方法改变水的内能。在标准大气压下,将5kg初温为20℃的水烧开,需吸收热量 J。若这些热量由酒精燃烧提供,需要完全燃烧 g酒精。【水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值q=3.0×107J/kg】
20.某太阳能热水器的水箱内装有30kg的水,太阳光照射一段时间后,水温从20℃升高到80℃,水吸收的热量是 J,水吸收的这些热量相当于完全燃烧 kg的焦炭[水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),焦炭的热值是3.0×107J/kg]。
21.某太阳能热水器5h内可将100kg的水温度升高60℃,若不计热量损失,则此期间热水器中的水共吸收太阳能 J[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)],若该热量是由燃烧焦炉煤气来提供,则需完全燃烧 m3的焦炉煤气。(焦炉煤气的热值为1.7×107J/m3)
22.焚烧生活垃圾放出的热量用来发电,是综合利用垃圾的一种方法。据资料显示,仅2001年全国城市生活垃圾就达1.5×108t.若燃烧1t垃圾可放出1.5×1010J的热量,如果将2001年我国的城市生活垃圾全部焚烧,则放出的热量是 J,它相当于 kg煤炭完全燃烧放出的热量(煤炭的热值为3.0×107J/kg)
三、计算题
23.质量为5kg的某种物质,温度从﹣15℃降到﹣25℃的过程中,共放出热量1.05×105J,通过计算和所给表格判断它可能是什么物质?
物体比热容
比热容c/[J•(kg•℃)﹣1]
冰
2.1×103
砂石
0.92×103
铅
0.88×103
24.某液体的沸腾图像如图所示,该液体质量为0.3kg,前4min吸收热量1.008×105J,则此液体的比热容为多少?
25.用两个相同的电热器分别给质量都为1kg的水和某种液体加热,每隔1分钟记录一次温度,数据如右表所示,已知水的比热容为c水=4.2×103焦/(千克•℃)。求:
①加热1分钟,水吸收的热量Q水;
②该液体的比热容c液。
加热时间(分)
0
1
2
水的温度(℃)
20
26
32
液体的温度(℃)
20
32
44
26.保温瓶内装有一定质量的水,温度从99℃降低到84℃时,放出6.3×104J的热量,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。则保温瓶内装有水的质量有多少?
27.一质量是3kg、初温为590℃的铁块,当温度降到30℃时放出了7.56×105J的热量,则:
(1)计算出铁的比热容;
(2)餐馆里有一道美食叫“铁板牛肉”,将2kg的铁板加热到130℃,再将九成熟的牛肉片盛放在铁板上,等铁板温度降了60℃时,牛肉片已十成熟了,求铁板在此降温过程中放出的热量。
28.某中学用焦炭作为燃料供应开水,若焦炭放出1.26×106J的热量。问:
(1)若这些热量全部被10kg的煤油吸收,能使煤油的温度升高多少?(煤油未沸腾)
(2)若这些热量有25%被水吸收,能将多少kg的水从25℃加热到100℃?[c水=4.2×103J/(kg•℃)、c煤油=2.1×103J/(kg•℃)]
29.小明家“小厨宝”电热水器可装有质量为5kg的水,如果将热水器中的水从20℃加热到70℃,
(1)求这些水吸收的热量;
(2)一个标准大气压下,若这些初温20℃的水吸收了1.89×106J热量,则水的末温是多少?
30.近年来,我国多个城市成功实现氢燃料新能源公交车投放使用,氢燃料具有清洁无污染的环保优势,被认为是最理想的能源。水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),氢燃料的热值为1.4×108J/kg。请你综合应用所学知识解答下列问题:
(1)质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出多少热量?
(2)若这些热量有80%能被质量为400kg、温度为15℃的水吸收,则水的温度升高到多少?
31.中国首次火星探测任务“天问一号”探测器的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料,液态氧作为助燃剂,下表是一些燃料的热值。
燃料
热值
燃料
热值
汽油
4.6×107J/kg
煤油
4.6×107J/kg
柴油
4.3×107J/kg
氢
1.4×108J/kg
(1)使用氢作为燃料的主要优点是: (写出一种即可)。
(2)某火箭发射时携带了3×104kg液态氢,求这些氢燃料完全燃烧产生的热量?
(3)若第(2)问氢燃料完全燃烧产生热量的80%被水吸收,在1标准大气压下,能将多少初温为20℃的水加热至沸腾?[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
32.焚烧生活垃圾是综合利用垃圾的一种方法。若完全燃烧2kg生活垃圾产生的热量用来烧水,1标准大气压下可使25kg的冷水温度升高40℃,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),生活垃圾的热值约为3.0×106J/kg,求:
(1)完全燃烧2kg生活垃圾可以放出的热量;
(2)此过程中水吸收的热量;
(3)此过程中的烧水效率。
答案详解
1.【分析】(1)热值是燃料的一种特性,反应燃料完全燃烧时的放热本领。
(2)功率是表示做功快慢的物理量。
(3)比热容是物质的一种特性,表示物质的吸热、放热能力的强弱。
(4)温度表示物体的冷热程度。
【解答】解:A、热值用于描述燃料燃烧放热能力的强弱,故A正确;
B、功率是表示做功快慢的物理量,故B错误;
C、比热容用于描述物质吸热能力的强弱,比热容大的物质吸收或放出热量不一定多,还与质量、温度的变化有关,故C错误;
D、温度用于描述物体的冷热程度,故D错误。
故选:A。
2.【分析】(1)热值是燃料的一种特性,它代表燃料性能的优劣,热值的大小与燃料的种类有关,与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关;
(2)热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量。
【解答】解:ACD、燃料的热值是燃料的一种特性,只决定于燃料的种类有关,与质量、体积、燃烧情况以及燃料燃烧放出的热量多少等无关,故ACD正确;
B、热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故B错误。
故选:B。
3.【分析】比热容是物质的一种性质,物质的比热容与种类、状态等有关。
【解答】解:A、一瓶矿泉水喝了一半,质量变小了,其种类不变,状态不变,比热容不变,故A错误;
B、水凝结成冰,物质的状态发生改变,其比热容也改变,故B正确;
C、一块铜加工成铜环,形状发生改变,但种类不变,状态不变,比热容不变,故C错误;
D、由15℃加热到40℃,煤油的状态不变,所以比热容不变,故D错误。
故选:B。
4.【分析】对水的比热容大的理解:相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。
【解答】解:湿地公园能调节气温,是因为水的比热容比较大,由Q=cmΔt可知,在质量和吸收(或放出)的热量相同时,水升高(或降低)的温度少,使得周围的温度变化不明显,所以会起到调节气温的作用,故B正确。
故选:B。
5.【分析】(1)密度和比热容都是物质的特性,热值是燃料的特性,与物质的种类有关,与质量无关;
(2)质量是物体的基本属性,与物体所含物质的多少有关。
【解答】解:AB、一盒牛奶喝掉了一半,含有的物质变少了,质量自然变小,而牛奶依然是牛奶,物质没变,所以密度不变,故A不符合题意,B符合题意;
C、热值是燃料的特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,一桶汽油燃烧掉一半后,质量减小,但是热值不变,故C不符合题意;
D、比热容是物质的特性,只与物质的种类和状态有关,与物质的质量无关,一瓶水喝掉一半后,质量减小,但是比热容不变,故D不符合题意。
故选:B。
6.【分析】燃料的热值是燃料本身的一种特性,相同质量的不同燃料完全燃烧时,热值越大的燃料,放出的热量越多。
【解答】解:火箭使用液氢作为燃料,是利用液氢具有较大的热值的特点,相同质量的液氢与其它燃料相比,完全燃烧时能放出更多的热量。
故选:B。
7.【分析】酒精燃烧过程中,质量、体积和重力均变化;热值与燃料的种类有关,与燃料的多少无关。
【解答】解:用酒精灯加热过程中,酒精逐渐被消耗,其质量、体积、重力均逐渐减少,热值是燃料的特性,与燃料的质量无关,故热值不变,故D符合题意。
故选:D。
8.【分析】(1)热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关;
比热容是物质的一种特性,比热容的大小与物质的种类和状态有关,与物质的质量和体积无关;
(2)根据热值和比热容的定义分析。
【解答】解:A、比热容和热值都是物质或燃料的特性,其大小与质量无关,故A正确;
B、煤油的热值为4.6×107J/kg,表示完全燃烧1kg煤油可放出4.6×107J的热量,故B错误;
C、1kg煤油用去一半,煤油的热值不变,比热容不变,故C错误;
D、煤油的比热容为2.1×103J/(kg•℃),它表示1kg煤油的温度升高1℃需要吸收2.1×103J的热量,故D错误。
故选:A。
9.【分析】(1)单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容;比热容是物质一种特性,和物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系,只与物质的种类、状态有关;
(2)热量是热传递过程中传递能量的多少,是过程量。
【解答】解:AB.比热容是物质的特性,大小只与物质种类和状态有关,与物质吸收热量的多少、温度变化、物体质量大小都没有关系,故A正确,B错误;
C.不同种物质的比热容也有的相同,例如煤油和冰的比热容相同,故C错误;
D.热量是热传递过程中传递能量的多少,是过程量,不能说含有热量,故D错误。
故选:A。
10.【分析】(1)题中告诉了甲乙丙的质量关系,由图知甲乙丙升高相同温度时,吸收的热量关系,根据Q吸=cmΔt判断比热容的大小;
(2)由图知2kg的丙物质温度升高1℃,需吸收2000J的热量,根据Q吸=cmΔt判断1kg的丙物质温度升高1℃,需吸收的热量;
(3)由(1)判断出了甲乙比热容的大小关系,又知甲乙质量相等,根据Q放=cmΔt判断甲乙降低相同温度时,谁放出的热量多。
【解答】解:AB、根据Q吸=cmΔt得,比热容c=,
图中乙丙吸收的热量相等,由题知乙的质量小于丙的,升高相同的温度,所以乙的比热容大于丙的,故A错误;
由图可知甲吸收的热量大于乙的,由题知甲乙质量相等,升高相同的温度,所以甲的比热容大于乙的,故B正确;
C、由Q吸=cmΔt可知,同种物质(比热容相同)升高相同的温度时,吸收的热量与质量成正比,图中2kg的丙升高1℃时,吸收的热量为2000J,则1kg的丙物质温度升高1℃,需吸收1000J的热量,故C错误;
D、甲的比热容大于乙的,由Q放=cmΔt可知,等质量的甲、乙温度都降低1℃,乙比甲放出的热量少,故D错误。
故选:B。
11.【分析】(1)由表中信息分析冰和水银的比热容可得结论错误;
(2)由表中信息可知,水的比热容大于煤油的比热容,根据分析即可;
(3)由表中信息可知,铝的比热容大于铜的比热容,根据Q=cmΔt分析即可;
(4)根据冰和煤油的比热容分析。
【解答】解:A.由表中信息可知,冰的比热容比水银的大,故A错误;
B.水的比热容大于煤油的比热容,由可知,质量相等的水和煤油吸收相同的热量,煤油升高的温度多,但不知道初温,所以无法确定谁的末温高,故B错误;
C.由表中信息可知,铝的比热容大于铜的比热容,由Q放=cmΔt可知,质量相等的铝块和铜块温度都降低5℃,铝块放出的热量多,故C正确;
D.由表中信息可知,冰的比热容等于煤油的比热容,故D错误。
故选:C。
12.【分析】(1)用同一热源给物体加热时,加热相同时间,吸收的热量相同,由Q吸=cmΔt可知,质量相同的不同物质,吸收相同的热量,温度变化量大的物质,其比热容小;
(2)若升高相同的温度,可通过观察甲、乙的加热时间,来比较吸收热量的多少;
(3)通过图象可知甲、乙的末温,由此可知甲、乙液体升高的温度的大小关系。
【解答】解:A、已知甲、乙的初温相同,质量相同,用同一热源加热,当甲、乙加热相同时间时(吸收热量相同),甲的温度变化量较大,由Q吸=cmΔt可知,甲的比热容较小,即甲的比热容小于乙的比热容,故A正确;
B、由图可知,若甲、乙升高相同的温度,乙的加热时间较长,即乙吸收的热量较多,故B正确;
C、用同一热源给物体加热时,加热相同时间,吸收的热量相同,即甲液体吸收的热量等于乙液体吸收的热量,故C错误;
D、由图可知,加热相同的时间,甲液体末温高,即甲液体比乙液体温度升高得多,故D正确。
故选:C。
13.【分析】(1)热传递的条件是有温度差,热传递是高温物体放出热量,温度降低,低温物体吸收热量,温度升高,直到二者温度相等时,热传递停止,即达到热平衡;
(2)内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,与物体的质量、温度和状态有关。
【解答】解:A.不知道牛奶和水的质量,无法判断温度变化,牛奶升高的温度可能等于水降低的温度,但不是一定,故A错误;
B.若热传递只发生在水和牛奶之间,牛奶吸收的热量一定等于水放出的热量,故B正确;
C.内能的大小涉及到多个因素,牛奶具有的内能不一定等于水具有的内能,故C错误;
D.牛奶的比热容不等于水的比热容,故D错误。
故选:B。
14.【分析】比热是物质本身的一种特性,同种物质比热相同,不同物质比热一般不同。水和煤油的比热不同,质量相同,在吸收相同热量时,升高的温度不同;在升高相同温度时,吸收的热量不同。
【解答】解:AB、用规格相同的两试管分别装上质量相同的煤油和水,放在同一石棉网上,同时对两试管加热,相同时间两种液体吸收的热量相同,而AB图中反映了相同时间吸收的热量不同,故AB图象错误;
CD、由于水的比热较大,在质量相同、加热时间相同也就是吸收的热量相同时,水温升高的较小。故C选项正确,D选项错误。
故答案为:C。
15.【分析】(1)(2)在图象中,取某一加热时间(吸热相同)通过比较甲和水温度升高的多少比较吸热能力大小(吸热能力大的温度变化小);
(3)甲和水升高相同的温度,而两种液体的质量相同,由Q吸=cmΔt可知,质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量与比热容成正比,据此可得比热容之比;
(4)由图象确定甲10min升高的温度,然后根据Q吸=cmΔt求出甲物质吸收的热量。
【解答】解:AB.由图象可知,吸收相同的热量即加热时间相同时,水升温较慢,说明液体水的吸热能力更强,故AB错误;
C.小明用相同的酒精灯分别对质量都为200g的液体甲和水加热,由图可知,质量相同的甲和水升高相同的温度,甲的加热时间为10min,水的加热时间为20min,水的加热时间是甲的加热时间的2倍,则水吸收的热量是甲吸收热量的2被,根据Q=cmΔt可知,比热容的大小与吸收的热量成正比,则比热容之比为10min:20min=1:2,故C正确;
D.由C可知,c水=2c甲,即c甲=c水=×4.2×103J/(kg•℃)=2.1×103J/(kg•℃);
甲物质10min升高了60℃,Q甲吸=c甲m甲Δt甲=2.1×103J/(kg•℃)×0.2kg×60℃=2.52×104J,故D错误。
故选:C。
16.【分析】物质吸收热量的多少与比热容、质量和升高的温度成正比,由题意知,相同时间两种液体吸收的热量相同,由图象可以得到升高的温度与热量的关系,利用Q=cm△t变形公式对比热容和质量大小作出判断
【解答】解:
在相同的加热条件下,加热时间的多少反应物体吸收热量的多少:
若mA=mB,在相同加热时间时,物体吸收相同的热量,由图象可知B升高的温度较大,由c=知,B的比热容较小,A的比热容较大,即cA>cB;
若mA<mB,在相同加热时间时,物体吸收相同的热量,由图象可知B升高的温度较大,由c=知,B的比热容较小,A的比热容较大,即cA>cB。
所以,ABC错误,D正确。
故选:D。
17.【分析】(1)热值是指1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量;
(2)热机在做功冲程将内能转化为机械能;在压缩冲程将机械能转化为内能;
(3)燃料燃烧放出的热量减去废气带走的能量、冷却水带走的能量以及摩擦与辐射带走的能量即为该内燃机的效率;
(4)水的比热容较大,相同质量的水与其它物质相比,升高相同的温度,水吸收的热量更多。
【解答】解:A、1kg的汽油完全燃烧可以放出4.6×107J的能量,但选项中未明确汽油完全燃烧,因此燃烧1kg的汽油不一定释放4.6×107J的能量,故A错误;
B、汽车的内燃机在做功冲程将内能转化为机械能,故B错误;
C、由图可知,该内燃机的效率为:η=100%﹣(33%+30%+7%)=30%,故C错误;
D、为确保发动机正常工作,可用水对其冷却,利用了水的比热容较大的特性,因为相同质量的水与其它物质相比,升高相同的温度,水吸收的热量更多,故D正确。
故选:D。
18.【分析】知道甲烷的体积和热值,利用Q放=Vq求出1m3的甲烷完全燃烧后放出的热量;
燃料的热值是燃料的属性,不会随着质量的改变而改变。
【解答】解:由1m3甲烷完全燃烧能产生的热量:
Q放=Vq甲烷=1m3×4.2×107J/m3=4.2×107J。
热值是燃料的特性,与质量无关,甲烷用掉一半后,剩余甲烷的热值不变。
故答案为:4.2×107;不变。
19.【分析】(1)改变内能的方式:做功和热传递,做功是指能量的转化,热传递是指能量的转移;
(2)已知水的质量、比热容、初温和末温,根据Q吸=c水m(t﹣t0)可求出水吸收的热量;
(3)根据题意可知酒精完全燃烧放出的热量,已知酒精的热值,根据Q放=qm′可求出需要完全燃烧酒精的质量。
【解答】解:(1)用天然气灶烧水,是将天然气完全燃烧放出的热量传递给水,因此是通过热传递的方法改变水的内能;
(2)标准大气压下沸水的温度是100℃,则将水烧开吸收的热量:Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×106J;
(3)由题可知酒精完全燃烧放出的热量:Q放=Q吸=1.68×106J,
由Q放=qm′可知需要完全燃烧酒精的质量:m′===0.056kg=56g。
故答案为:热传递;1.68×106J;56。
20.【分析】(1)知道水的质量、比热容、初温和末温,根据吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)计算水吸收的热量;
(2)由题知,焦炭完全燃烧发出的热量等于水吸收的热量,再利用Q放=mq计算需要完全燃烧多少焦炭。
【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×30kg×(80℃﹣20℃)=7.56×106J;
(2)焦炭完全燃烧需放出的热量:
Q放=Q吸=7.56×106J,
由Q放=mq得需要焦炭的质量:
m炭===0.252kg。
故答案为:7.56×106;0.252。
21.【分析】利用水的吸热公式和燃料完全燃烧的放热公式即可解题。
【解答】解:(1)水吸收的太阳能Q=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×60℃=2.52×107J;
(2)若该热量是由燃烧焦炉煤气来提供,则需完全燃烧的焦炉煤气的体积V=≈1.48m3。
故答案为:2.52×107;1.48。
22.【分析】知道生活垃圾总质量,和燃烧1t垃圾可放出的热量,可求全部燃烧放出的热量;
这些热量若由完全燃烧煤炭获得,利用Q放=mq求出需要完全燃烧煤炭的质量。
【解答】解:生活垃圾全部焚烧放出的热量:
Q放=1.5×1010J/t×1.5×108t=2.25×1018J,
∵Q放=mq,
∴需要完全燃烧煤炭的质量:
m===7.5×1010kg。
故答案为:2.25×1018 ;7.5×1010。
三.计算题
23.【分析】知道物体的质量、放出的热量、初温和末温,根据公式Q放=cmΔt=cm(t0﹣t)求该物质的比热容,对应表格中的数据判断是什么物质。
【解答】解:因为Q放=cmΔt=cm(t0﹣t),
该物质的比热容为:
由表中数据可知,该物质是冰。
24.【分析】由题意已知液体质量、前4分钟吸收的热量以及温差,通过比热容计算公式可得结果。
【解答】解:由图可知,该液体沸腾时的温度为260℃,前4分钟温度的变化量Δt=260℃﹣100℃=160℃;
由Q吸=cmΔt得:液体的比热容c===2.1×103J/(kg•℃)。
答:此液体的比热容为:2.1×103J/(kg•℃)。
25.【分析】(1)根据吸热公式Q吸=cmΔt可得出热量。
(2)加热时间相同则吸热相同,再根据c=可求出比热容。
【解答】解:①加热1分钟,由表格数据可知水的末温为26℃,则水吸收的热量为:
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(26℃﹣20℃)=2.52×104J。
②用两个相同的电热器分别给质量都为1kg的水和某种液体加热,两种液体在1min吸收的热量相等,则液体的比热容为:
c液===2.1×103J/(kg•℃)。
答:①加热1分钟,水吸收的热量为2.52×104J;
②该液体的比热容为2.1×103J/(kg•℃)。
26.【分析】已知水的比热容、放出的热量、初温和末温,由m=可计算水的质量。
【解答】解:水的温度从99℃降低到84℃,则△t=t﹣t0=99℃﹣84℃=15℃,保温瓶内装有水的质量为:
m===1kg;
答:保温瓶内装有水的质量有1kg。
27.【分析】(1)知道铁块的质量、温度的变化值、放出的热量,利用吸热公式Q吸=cm(t﹣t0)变形求铁块的比热容。
(2)知道铁板的质量、初温和末温、铁的比热容,利用Q放=cm△t求铁板放出的热量。
【解答】解:
(1)由Q放=cm(t0﹣t)得铁的比热容为:
c===0.45×103J/(kg•℃)。
(2)铁板在此降温过程中放出的热量为:
Q放=cm(t0﹣t)=0.45×103J/(kg•℃)×2kg×60℃=5.4×104J。
答:(1)铁的比热容是0.45×103J/(kg•℃);
(2)铁板在此降温过程中放出的热量是 5.4×104J。
28.【分析】(1)知道焦炭完全燃烧放出的热量全部被10kg的煤油吸收;再由Q吸=cm△t=Q放,得到△t=后计算煤油升高的温度;
(2)水吸收的热量等于燃料完全燃烧放出的热量的25%,据此求出水吸收的热量,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水的质量。
【解答】解:
(1)由题知,煤油吸收的热量Q吸=Q放=1.26×106J,
根据Q吸=cm△t可得,煤油升高的温度:
△t===60℃;
(2)由题知,水吸收的热量:
Q吸′=25%×Q放=25%×1.26×106J=3.15×105J;
由Q吸=cm△t可得水的质量:
m水===1kg。
答:(1)能使10kg的煤油温升高60℃;
(2)该热量有25%被水吸收,能将1kg水从25℃加热到100℃。
29.【分析】(1)知道水的质量、比热容、初温和末温,利用Q吸=cm(t﹣t0)求水吸收的热量。
(2)若这些初温20℃的水吸收的热量为1.89×106J,利用Q吸=cmΔt求这些水升高的温度,进而求出水的末温。注意:一个标准大气压下,水的沸点为100℃,水沸腾时吸收热量、温度不变。
【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(70℃﹣20℃)=1.05×106J;
(2)若这些初温20℃的水吸收的热量Q吸′=1.89×106J,
由Q吸=cmΔt得这些水升高的温度:
Δt′===90℃,
水的末温为20℃+90℃=110℃,
一个标准大气压下,水的沸点为100℃,水沸腾时吸收热量、温度不变,
所以实际水的末温为100℃。
答:(1)这些水吸收的热量为1.05×106J;
(2)一个标准大气压下,若这些初温20℃的水吸收了1.89×106J热量,则水的末温是100℃。
30.【分析】(1)知道氢燃料的质量和热值,利用Q放=mq求出质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量;
(2)根据题意可知,水吸收的热量Q吸=Q放×80%,利用Q吸=cm(t﹣t0)求出水的末温。
【解答】解:(1)质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J;
(2)根据题意可知,水吸收的热量Q吸=Q放×80%=8.4×107J×80%=6.72×107J,
由Q吸=cm(t﹣t0)可知,水的末温:t=+t0=+15℃=55℃。
答:(1)质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为8.4×107J;
(2)水的温度升高到55℃。
31.【分析】(1)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,另外氢气燃烧的生成物是水,不会造成污染;
(2)根据Q=mq计算3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量;
(3)根据比热容公式的变形m=计算水的质量。
【解答】解:(1)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,另外氢气燃烧的生成物是水,不会造成污染;
(2)3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量:
Q=mq=3×104kg×1.4×108J/kg=4.2×1012J,
(3)一标准大气压下水的沸点为100℃,
水的质量为:m′===1.25×107kg。
故答案为:(1)热值大;
(2)这些氢燃料完全燃烧产生的热量是4.2×1012J;
(3)在1标准大气压下,能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾。
32.【分析】(1)知道生活垃圾的质量和热值,利用燃料完全燃烧放热公式Q放=qm求生活垃圾完全燃烧放出的热量;
(2)知道水的质量、比热容、升高的温度,利用吸热公式求水吸收的热量;
(3)烧水的效率等于水吸收的热量与生活垃圾完全燃烧放出的热量之比。
【解答】解:(1)生活垃圾完全燃烧时放出的热量:
Q放=qm=3.0×106J/kg×2kg=6×106J;
(2)水吸收的热量:
Q吸=c水m水△t=4.2×103J/(kg•℃)×25kg×40℃=4.2×106J;
(3)此过程烧水时的效率:
η=×100%=×100%=70%。
答:(1)完全燃烧2kg生活垃圾可以放出的热量为6×106J;
(2)此过程中水吸收的热量为4.2×106J;
(3)此过程中的烧水效率为70%。
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