【精品】2021年中考物理【重点·难点】专练:30 热学计算(解析版和原卷版)
【内容简介】【知识梳理】一、热学综合计算题,主要有:1.比热容与热值综合。2.热传递的效率。3.热功转化效率。二、热学综合主要涉及的公式1.燃料燃烧产生的热量:(1)q值以“J/kg”为单位:Q=mq。(2)Q值以“J/m3”为单位:Q=Vq。2.物体吸收或放出热量(1)吸热:Q=cm(t末温-t初温)。(2)放热:Q=cm(t初温-t末温)。(3)统一公式:Q=cm△t。(4)热传递效率公式:η= ×100%。(5)热平衡方程式:Q吸=Q放(条件:在热传递过程中无热量损失)。通常应用它的展开公式:c1m1(t1末温-t1初温)= c2m2(t2初温-t2末温)。3.热功转化效率:η= ×100%。【易混淆点】1.“升高”、“升高了”指的是温度变化量△t。“升高到”指末温。2.将η= ×100%和η= ×100%的变形公式写错。3.“在一个标准大气压下”隐藏了条件“沸水的温度为100℃”。【典例分析】【例1】(2020德州25)国家提倡节能减排,各地“煤改气”正在积极进行,某同学计算他家天然气烧水的热效率,将2kg的水倒入烧水壶中,并测出水温为20℃,在一个标准大气压下,把水刚加热到100℃时,测出消耗天然气0.048m3,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气热值约为q=4.0×107J/m3。求:(1)将这些水烧开,需吸收多少热量;(2)在这种情况下,燃烧的天然气放出了多少热量;(3)他家天然气灶的效率。【答案】(1)6.72×105J (2)1.92×106J (3)35%【分析】(1)水吸收的热量:Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J。(2)天然气完全燃烧放出的热量:Q放=qV=4.0×107J/m3×0.048m3=1.92×106J。(3)他家天然气灶的效率:η= ×100%= ×100%=35%。【思路小结】1.在运用公式η= ×100%时,一般用公式计算Q=cm(t末温-t初温)计算Q吸,根据q的单位灵和选用Q=mq 或Q=Vq 求Q放。2.在运用公式η= ×100%时,求Q放与上面的方法一样,求W时,一般有W=FS=fS=Pt.即用机械做功的常用公式进行计算。3.注意正确对公式进行变形。【真题操练】1.(2020广元15) 可燃冰作为一种新型燃料。是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质,可直接点燃,1m3可燃冰在常温常压下可释放160m3的天然气。根据以上信息可知,可燃冰是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。1m3的可燃冰释放的天然气完全燃烧放出的热量为 J,若该热量全部被水吸收,可将 kg的水从10℃加热到90℃。[c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值q =4.2×107J/m3,环境为标准大气压]【答案】 不可再生 6.72×109 2×104【解析】由题知,可燃冰在短时间之内不可再生,所以可燃冰是不可再生能源。1m3可燃冰在常温常压下可释放出160m3的天然气,完全燃烧160m3的天然气可放出的热量:Q放=Vq=160m3×4.2×107J/m3=6.72×109J。 天然气完全燃烧放出热量全部被水吸收,则有Q吸=Q放=6.72×109J;这些热量可加热水的质量:m= = = 2×104kg。2.(2020巴中22)一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min, 在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量 J。汽油机用水作冷却液,是利用水的 大的特点。(q汽油=4.6×107J/kg)【答案】 30 2.3×107 比热容【解析】四冲程汽油机的飞轮转速为:3600r/min=60r/s,即 1s内飞轮转60r,汽油机完成了120个冲程,对外做功30次。这些汽油完全燃烧,可放出热量:Q=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J水比热容大,其他条件相同的情况下,可吸收更多的热量,冷却效果更好。3.(2020甘孜25)如图所示的一种学生饮用奶,在饮用前加热的过程中,温度升高,内能 (选填“增大”或“减小”);若其中奶的质量为0.25kg,奶的比热容是4.0×103J/(kg.℃),当把它从10°C加热到40°C需要吸收 J 的热量。
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