資源簡介

一、比熱容和熱量的計算
（一）比熱容
(1)定義及單位：單位質量的某種物質，溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質的比熱容，比熱容用符號℃表示，單位為焦/(千克. ℃)，讀作焦每千克攝氏度。
（二）熱量的計算公式
(1)吸熱公式： Q吸=cm( t-to)。
式中C表示物質的比熱容，m表示物體的質量，to表示物體加熱前的溫度,t表示物體加熱后的溫度,“t-to”表示升高的溫度，有時可用△to表示，此時吸熱公式可寫成Q吸=cm△to
(2)放熱公式：Q放=cm (to-t)。
式中c、m的含義不變，to表示物體放熱前的溫度，t表示物體放熱后的溫度，“to-t”表示降低的溫度，有時可用△to表示，此時放熱公式可寫成Q放=cm△to
(3)熱量計算的一般式： Q=cm△t △t表示溫度的變化量。
二、燃料的熱值
1.定義：1千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
2.單位：焦/千克，如木炭的熱值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4x107焦。
3.熱值是燃料的一種特性， 它只與燃料的種類有關，不同燃料的熱值一般不同；與燃料的形狀質量、體積、是否完全燃燒均無關。
4.燃料完全燃燒放出熱量的計算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的質量,其單位為千克,q代表燃料的熱值，其單位為焦/千克，Q代表熱量，其單位為焦。
三、汽油機
吸氣沖程---進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下，將空氣吸入氣缸（汽油機吸入的是汽油和空氣的混合物）
壓縮沖程---進氣門關閉，排氣門關閉，活塞向上，壓縮氣缸里的氣體（將機械能轉化為內能）
做功沖程---進氣門關閉，排氣門關閉，活塞向下，氣缸里燃料燃燒（將內能轉化為機械能，汽油機需要火花塞點火，柴油機壓燃）
排氣沖程---進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上，將氣缸里的氣體排出
例1、如圖所示，吹足氣的氣球放手后，在空中飛行一段時間，氣球噴氣口溫度降低。下圖所示的熱機四沖程與上述能量轉化原理相同的是（　　）
A．B． C．D．
例2、用煤爐給的水加熱，同時繪制了加熱過程中水溫隨時間變化圖線如圖所示，若在6min內完全燃燒的煤（水的比熱容為，煤的熱值為），根據題意，下列判斷不正確的是（ ）
A．加熱3min水吸收的熱量是加熱6min水吸收的熱量的一半
B．水升高相同的溫度，吸收的熱量是相同的
C．相同的加熱時間里，水升高的溫度不同
D．水升溫的過程中比熱容不變
例3、用燃氣灶燒水，燃燒0.5千克的煤氣，能使50千克的水從20℃升高到70℃(不計熱散失)。已知水的比熱容為4.2×103焦/(千克·℃) ，煤氣的熱值為4.2×107焦/千克。求：
（1）0.5千克煤氣完全燃燒放出的熱量。
（2）水吸收的熱量。
（3）燃氣灶燒水的效率。
例4、某學習小組同學想研究酒精燈燒水時的熱效率。他們用酒精燈給初溫為20℃，質量為100g的水加熱，經過一段時間測得水溫升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），酒精的熱值為3×107J/kg。求：
（1）此過程中水吸收的熱量；
（2）酒精燈燒水時的熱效率。
1.十八世紀，瓦特發明的冷凝器蒸汽機推動了人類第一次工業革命。如圖為蒸汽機的工作原理：打開閥門A、關閉閥門B，高壓蒸汽進入汽缸，推動活塞上行。當活塞達到汽缸頂部時，關閉閥門A、打開閥門B，蒸汽進入冷凝器，汽缸內壓強減小，活塞下降，如此循環往復。下列說法錯誤的是（　　）
A．用水冷凝蒸汽是利用熱傳遞改變內能
B．蒸汽機在整個工作過程中遵循機械能守恒
C．蒸汽機活塞上行過程與汽油機的做功沖程相似
D．蒸汽推動活塞向外做功后，蒸汽的內能會減小
2.如圖甲所示，把10℃牛奶放在初溫60℃的熱水中加熱，每隔1分鐘測量一下水和牛奶的溫度，描繪出它們的溫度隨時間變化的圖像（圖乙所示）。下列說法中不正確的是（ ）
A．曲線E表示水的溫度隨時間的變化規律
B．牛奶吸收熱量，溫度上升
C．前十分鐘內，水變化的溫度小于牛奶變化的溫度
D．從上述變化過程中可以得出水的比熱容比牛奶的比熱容大
3.光發動機是一種把光能轉化為機械能的裝置，主要結構如下圖所示。在太陽光照射下，化學反應室內密封著的氣態物質N2O4發生反應：N2O4光照O2+2NO，導致室內氣壓增大；在無光條件下，室內發生“逆向反應”，導致室內氣壓減小。當窗口有光射入時，活塞移動，該過程相當于下圖汽油機四個沖程中的（ ）
A. B. C. D.
4.有一款太陽能熱水器，銘牌上的部分參數如表所示。將它安裝在陽光充足的水平臺面上，并裝滿水。
型號 JL8801A
水容量/L 80
自身質量/kg 50
（1）某地區（晴天）一天中接收的太陽能3.36×107J，接收的太陽能，如果由燃燒煤氣（熱值q=4.2×107J/kg）來獲得，則需要完全燃燒多少千克煤氣？
（2）裝滿的水質量是多少千克？
（3）若這一天中接收的太陽能有60%被熱水器中的水吸收，則可使初溫為20℃的水溫度升高到多少度 [c=4.2×103J/（kg·℃)]
5．一容器中裝有40kg溫度是10℃的冷水，若用某一天然氣灶把它加熱到溫度為60℃時，共用了0.6m3的天然氣，已知天然氣的熱值為2.8×107J/m3， 水的比熱容4.2×103J/(kg ℃)。
（1）這次加熱過程中，水吸收的熱量是多少？
（2）0.6m3的天然氣完全燃燒釋放的熱量是多少？
（3）該熱水器的實際效率是多少？
1.油電混合動力汽車是指同時裝備兩種動力源——熱動力源(傳統的汽油機或者柴油機)與電動力源(電池與電動機)的汽車。混合動力汽車的發動機要使用燃油，在起步、加速時，由于有電動機的輔助，所以可以降低油耗。以下說法不正確的是( )
A．汽油機和柴油機都屬于內燃機
B．當油電混合動力汽車的電動機工作時，將電能的一部分轉化為機械能
C．汽油機的做功沖程將內能轉化為機械能
D．上述汽油機的工作原理示意圖中③為壓縮沖程
2.如圖所示，用相同的加熱裝置對a、b、c三種物質加熱，它們的溫度隨時間變化的圖像，其中a、c質量相同。下列對圖像的分析正確的是（　　）
A．t1﹣t2時間內物質a的溫度不變，所以內能不變
B．如果a、b是同種物質，b的質量大于a的質量
C．溫度從T1升高到T2時，物質a和物質b吸收的熱量相等
D．物質b的比熱容大于物質c的比熱容
3.森林是一所巨大的天然“氧吧”，因為綠色植物在光合作用下可以放出大量的氧氣，小明同學為測量地球表面植物吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一個臉盆裝6kg的水，水面的表面積為0.1m2，經太陽垂直照射15min，溫度升高了1℃。請計算：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
（1）實驗時6kg的水吸收了多少熱量？
（2）若地表植物接收太陽能的能力與水相等，每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少焦耳？
（3）100m2綠地每秒可以放出多少升的氧氣？(設綠色植物在光合作用下每吸收103J的太陽能可以放出0.05L的氧氣)
4．當今太陽能熱水器已經用得非常普遍了，如圖所示。已知某太陽能熱水器在冬季有效日照時段里，能將5℃、120L水加熱到45℃。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），水的密度為1.0×103kg/m3]
（1）熱水器中水的質量是多少？
（2）在此過程中，水吸收了多少熱量？
答案及解析
例1、C
【解析】
A．兩氣門都關閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，機械能轉化為內能，故A不符合題意；
B．排氣門開啟，活塞上行，氣體流出汽缸，是排氣沖程，沒有能量轉化，故B不符合題意；
C．兩氣門都關閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，內能轉化為機械能，故C符合題意；
D．進氣門開啟，活塞下行，氣體流入汽缸，是吸氣沖程，沒有能量轉化，故D不符合題意。
例2、A
【解析】
A．同一煤爐在相同時間內放出的熱量相同，從圖中可知，加熱3min時，水升高的溫度為20℃左右，從3~6min時水升高的溫度為20℃左右，根據Q吸=cmΔt可知，加熱3min水吸熱不是加熱6min水吸熱的一半，故A錯誤，符合題意；
B．根據Q吸=cmΔt可知，在水的質量相同時，水升高相同的溫度，吸收的熱量是相同的，故B正確，不符合題意；
C．從圖中可知，第2min時，水的溫度為50℃，上升到70℃后溫度上升的越來越慢，原因是水與環境的溫度差越大熱傳遞越快，所以水溫度上升的速度越來越慢，故C正確，不符合題意；
D．比熱容是物質的一種特性，其大小與物質的種類和所處的狀態有關，而與物體的溫度、質量無關；所以，水在吸熱過程中，水的比熱容不變。故D正確，不符合題意。
例3、（1）煤氣燃燒放出的熱量Q=qm=4.2×107焦/千克×0.5千克=2.1×107焦；
（2）水吸收的熱量Q吸=c水m水△t水=4.2×103焦/(千克·℃)×50千克×（70℃-20℃）=1.05×107J；
（3）燃氣灶的效率。
【解析】（1）根據Q=qm計算煤氣放出的熱量；
（2）根據Q吸=c水m水△t水計算水吸收的熱量；
（3）根據計算燃氣灶的效率。
例4、（1）2.52×104J；（2）20%
【解析】
解：（1）此過程中水吸收的熱量
Q吸＝c水m水t＝4.2×103J/(kg·℃)×100×10﹣3kg×60℃＝2.52×104J
（2）酒精完全燃燒產生的熱量
Q放＝m酒精q＝4.2×10-3kg×3×107J/kg＝1.26×105J
酒精燈燒水時的熱效率
答：（1）此過程中水吸收的熱量為2.52×104J；
（2）酒精燈燒水時的熱效率為20%。
1.B
【解析】
A．由于水和蒸汽存在溫度差，蒸汽放出熱量，水吸收熱量，故A正確，不符合題意；
B．在整個工作過程中部分機械能轉化為內能，機械能不守恒，故B錯誤，符合題意；
C．蒸汽機活塞上行過程蒸汽的內能轉化為活塞的機械能，故C正確，不符合題意；
D．物體對外做功內能減小溫度降低，故D正確，不符合題意。
2.D
【解析】
A．裝有涼奶的奶瓶放在熱水中要吸收熱量，溫度升高，由圖乙可知， F 的溫度不斷升高，因此表示熱奶的溫度隨時間變化的曲線，曲線 E 表示水的溫度隨時間的變化規律，故A正確，不符合題意；
B．圖中所示牛奶吸收熱量，溫度上升，故B正確，不符合題意；
C．前十分鐘內，水溫度從60攝氏度到40攝氏度，牛奶溫度從20攝氏度以下到40攝氏度 ，水變化的溫度小于牛奶變化的溫度，故C正確，不符合題意；
D．由于水和熱奶的質量關系可能不同，因此我們不能僅憑圖象判斷水的比熱容比牛奶的大，故D錯誤，符合題意。
3.A
【解析】當窗口有光射入時，化學反應室內氣壓增大，推動活塞做功向外移動，將內能轉化為機械能，據此分析判斷。
【解答】A.火花塞點火，為做功沖程，將內能轉化為機械能，故A符合題意；
B.進氣門打開，為吸氣沖程，沒有能量轉化，故B不合題意；
C.排氣門打開，為排氣沖程，沒有能量轉化，故C不合題意；
D.兩個氣門關閉，活塞向上運動，為壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故D不合題意。
故選A。
4.（1）需要完全燃燒煤氣的煤氣質量： ;
（2）裝滿的水的質量：;
（3）水一天中吸收的熱量Q'＝ηQ＝60%×3.36×107J＝ 2.016×107J，
由公式Q＝cmΔt＝cm（t-t0）得：
水升高到的溫度：。
【解析】（1）根據公式Q＝qm進行計算；
（2）根據密度公式計算水的質量；
（3）根據熱水器的效率，利用公式Q＝cmΔt完成計算。
5．（1）8.4×106J；（2）1.68×107J；（3）50%
【解析】
解：（1）根據吸熱公式可知
（2）根據熱值公式可知
（3）則該熱水器的實際效率是
答：（1）這次加熱過程中，水吸收的熱量是；
（2）0.6m3的天然氣完全燃燒釋放的熱量是；
（3）該熱水器的實際效率是50%。
1.D
【解析】
A．內燃機分為汽油機和柴油機，故A正確，不符合題意；
B．油電混合動力汽車的電動機工作時，除了將內能轉化為機械能外，還可以實現一部分電能向汽車的機械能轉化，故B正確，不符合題意；
C．在做功沖程中，汽油機將內能轉化為機械能，由此獲得動力，故C正確，不符合題意；
D．上述汽油機的工作原理示意圖中③中，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，屬于做功沖程，故D錯誤，符合題意。
2.B
【解析】
A．根據圖像可知，t1~t2時間內物質a的溫度不變，但是由于不斷吸熱，所以內能增大，故A錯誤；
B．a、b為同種物質，則比熱容相等；當加熱時間都為t1時，二者吸收的熱量相同，此時升高的溫度b小于a。根據Q=cm△t可知，升高的溫度與物體質量成反比，即b的質量大于a，故B正確；
C．根據圖像可知，從從T1升高到T2時，a用的時間小于b的時間，即物質a吸收的熱量小于b，故C錯誤；
D．根據圖像可知，同樣升高到T1，b用的時間比c小，即b吸收的熱量小于c，但由于不知道bc的質量大小，不能判斷bc的比熱容大小，故D錯誤。
3.（1）實驗時6kg水吸收的熱量為Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×6kg×1℃＝2.52×104J。
（2）每平方米水每秒吸收的太陽能為 ＝280J，
由于地表植物接收太陽能的能力與水相等，所以每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為280J。
（3）100m2綠地每秒可以放出氧氣 ×0.05L＝1.4L。
【解析】（1）根據公式Q=cm△t計算水吸收的熱量；
（2）每平方米水每秒吸收的太陽能=；
（3）首先根據每平方米綠地每秒吸收的太陽能×面積×時間計算出綠地吸收的太陽能，再根據計算出放出氧氣的體積。
4．（1）120kg；（2）2.016×107J
【解析】
解：（1）太陽能熱水器中水的體積
V=120L=120dm3=0.12m3
水的質量
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg
（2）水吸收熱量
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×120kg×（45℃-5℃）=2.016×107J
答：（1）熱水器中水的質量是120kg；
（2）在此過程中，水吸收了2.016×107J熱量。
浙教版科學九年級“期末沖刺”專題復習講義（十六）
熱量的計算、汽油機

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