資源簡介 2023暑假初三第三講:比熱容進階與內(nèi)能的利用第一課時:比熱容進階知識與方法清單目標知識精講目標1 : 混合物體的比熱容由、兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的混合物,其比熱容并不是簡單的等于各組分比熱容的平均值,混合物的比熱容也應該用來計算。設由兩種物質(zhì)組成的混合物,其中一種物質(zhì)質(zhì)量為,比熱容為;另一種物質(zhì)質(zhì)量為,比熱容為。當混合物的溫度升高(或降低)時,混合物吸收(或放出)的熱量為,其中質(zhì)量為的物質(zhì)吸收熱量為、質(zhì)量為的物質(zhì)吸收熱量為,則有,即,解得。當混合物由種物質(zhì)組成時,若質(zhì)量分別為,,…,;對應的比熱容分別為,,…,,則混合物的比熱容為。目標2 : 熱平衡問題兩個溫度不同的物體靠近時,會發(fā)生熱傳遞。高溫物體放出熱量,溫度降低,低溫物體吸收熱量,溫度升高。當兩者溫度相同時,熱傳遞停止,此時物體即處于熱平衡狀態(tài)。設高溫物體的比熱容為,質(zhì)量為,初始溫度為,低溫物體的比熱容為,質(zhì)量為,初始溫度為,當兩者達到熱平衡時,共同溫度為,則可知。若不計能量損失,則高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量,即,或,即是兩個物體熱交換時的平衡方程,解得t,若已測得的值,則可求得,因此可以用這種方法測物體的比熱容。方法技巧提煉1.熱平衡問題(1)熱平衡與混合物體比熱容的計算都需要分析吸熱與放熱的關系(2)找清楚在變化問題中溫度的變化情況精題精講練類型一:比熱容計算過關☆☆(2022秋 涪城區(qū)校級期末)根據(jù)下表中的數(shù)據(jù),下列說法正確的是( )物質(zhì) 鐵 銅 水 煤油ρ/(kg m﹣3) 7.9×103 8.9×103 1.0×103 0.8×103c/[J (kg ℃)﹣1] 0.46×103 0.39×103 4.2×103 2.1×103A.1kg鐵溫度升高l℃時,吸收的熱量為0.46×102JB.1kg銅溫度升高l℃時,吸收的熱量為0.39×103J/(kg ℃)C.煤油和水體積之比為2:l,吸收的熱量之比為12:5,則升高的溫度之比為3:1D.初溫、質(zhì)量相同的鐵塊和銅塊,吸收相同的熱量后相接觸,內(nèi)能從鐵塊轉移到銅塊☆☆☆(2022 郫都區(qū)模擬)用相同的電加熱器分別對質(zhì)量相等的甲、乙兩種液體加熱,相同時間內(nèi)電加熱器產(chǎn)生的熱量相同,不計熱量損失,如圖所示是甲、乙的溫度隨加熱時間變化的圖象,下列說法中正確的是( )A.沸騰前,升高相同溫度,甲吸收的熱量較少B.8min之后,甲的溫度不變,不再吸收熱量C.甲、乙兩種液體的比熱容之比為4:5D.甲、乙兩種液體的比熱容之比為2:1☆☆☆(2022秋 崇陽縣校級月考)“卡路里”簡稱“卡”,是熱量的另一個單位,常用于營養(yǎng)計量中。“卡”是這樣規(guī)定的:1卡等于在1個標準大氣壓下,1g水溫度升高1℃所吸收的熱量。(1)1卡等于 J;若一個成年人參加一次長跑,身體消耗的能量約8.4×105J,相當于消耗能量 卡。(2)若一個成年人參加一次長跑消耗的8.4×105J的能量全部被水吸收,可以使多少kg的水溫度從20℃升高到70℃?(3)質(zhì)量為60kg的運動員在某次訓練中排汗0.63kg,假如汗水均從身上蒸發(fā)掉面沒有流掉,這將導致運動員的體溫下降約多少℃?【人體主要成分是水,可認為人的比熱容和水的相等,水的比熱容為4.2×103J/(kg ℃),每千克汗水汽化所需吸收的熱量為2.4×105J。】類型二:熱平衡問題★★★(2016秋 重慶校級月考)如圖甲所示,A、B是兩個底部裝有完全相同的加熱器的容器,加熱器產(chǎn)生的熱量90%可以被容器中的液體吸收,已知加熱器每秒鐘放出熱量1000J.現(xiàn)將甲、乙兩種液體分別倒入A、B杯中,其中甲液體的質(zhì)量為200g;讓兩個加熱器同時開始工作,60s后停止加熱,然后立即將比熱容為0.2×103J/(kg ℃)的合金球迅速放入乙液體中(從球放入到達到熱平衡不計熱損失),它們的溫度隨時間變化圖象如圖乙所示(部分圖象未畫出)。(1)加熱60s時,乙液體吸收的熱量為多少;(2)甲液體的比熱容為多少;(3)合金球的質(zhì)量為多少?★★★★(2021秋 渝中區(qū)校級月考)把加熱到100℃的某鐵塊投入m1克20℃的水中,混合溫度為40℃;把加熱到100℃的該鐵塊投入m2克20℃的水中,混合溫度為60℃;如果把同樣加熱到100℃的該鐵塊投入(m1+m2)克40℃的水中,混合溫度為( )A.50℃ B.52℃ C.48℃ D.62℃☆☆☆(2022秋 昭陽區(qū)月考)現(xiàn)有甲、乙兩個實心金屬球,初溫度、質(zhì)量均分別為25℃和3kg,先把甲球放入盛有熱水的杯中,熱平衡后水溫降低了30℃,把甲球取出,再將乙球放入杯中,熱平衡后水又降低了30℃,不計熱量損失,則甲球的比熱c甲和乙球的比熱c乙的大小關系是( )A.c甲>c乙 B.c甲<c乙C.c甲=c乙 D.以上三種情況都有可能☆☆☆☆(2019秋 烏魯木齊期末)將質(zhì)量為m0的一小杯熱水倒入盛有質(zhì)量為m的冷水的保溫容器中,使得冷水溫度升高了3℃,然后又向保溫容器中倒入一小杯同質(zhì)量同溫度的熱水,水溫又上升了2.8℃.不計熱量的損失,則可判斷( )A.熱水和冷水的溫度差為87℃,m0:m=1:28B.熱水和冷水的溫度差為69℃,m0:m=1:32C.熱水和冷水的溫度差為54℃,m0:m=1:24D.熱水和冷水的溫度差為48℃,m0:m=1:20☆☆☆(2023 秀山縣模擬)為了使材料硬度增大,部分金屬工件需要進行淬火處理,即將工件升溫到較高溫度保持一段時間后再快速冷卻。某工廠用天然氣處理爐對質(zhì)量為40kg的鋼工件進行淬火處理,耗用0.25m3天然氣將工件從20℃加熱到550℃,然后投入淬火池的水中迅速冷卻,淬火池中的水溫度為20℃,質(zhì)量為460kg,已知天然氣熱值q=4.0×107J/m3,鋼的比熱容c鋼=0.46×103J/(kg ℃),水的比熱容c水=4.2×103J/(kg ℃),所耗用的天然氣完全燃燒放出的熱量 J,鋼工件與水開始達到熱平衡的溫度為 ℃。(不計熱量損失)類型三:混合物體比熱容★★★(多選)(2017 邢臺縣模擬)水與酒精是我們?nèi)粘I钪凶畛R姷膬煞N物質(zhì)。下表列出了它們在標準大氣壓下的部分物料特征數(shù)據(jù),請你參照這些特征分析:讓質(zhì)量及初溫都相等的水和酒精冷卻,待它們放出相等的熱量后再倒在一起混合,下列判讀那正確的是( )物質(zhì) 密度[kg/m3] 比熱容[J/(kg ℃)] 凝固點[℃] 沸點[℃]水 1.0×103 4.2×103 0 100酒精 0.8×103 2.4×103 ﹣117 78A.在混合過程中,熱將從酒精傳遞給水B.均勻混合后,混合液的密度將比水的密度小些C.均勻混合后,混合液的凝固點將比水的凝固點低些D.均勻混合后,混合液的比熱容將比水的比熱容小些☆☆☆☆(2018 海門市校級自主招生)比熱容是2.44×103焦/(千克 ℃)的酒精和水(4.19×103焦/千克 ℃)均勻混合后,比熱容變成了2.94×103焦/(千克 ℃),則混合液中酒精和水質(zhì)量之比是( )A.5:2 B.2:5 C.29:35 D.29:50第二課時:熱值與熱效率知識與方法清單目標知識精講目標1 : 熱值一:熱值和熱值的定義如圖,在用酒精和碎紙片給相同 的水加熱的過程中,相同時間內(nèi)水升高的溫度是不同的,也就說明不同的熱源相同時間內(nèi)放出的熱量不同,為了表示這種特質(zhì)的區(qū)別,我們引入熱值這個物理量(1)定義:單位 的某物體 燃燒放出的熱量(2)符號: 單位 ,符號 ,讀作(3)公式: (固體燃料) (氣體燃料)(4)物理意義:反應燃料燃燒性能和儲能本領大小(5)特點:熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性,同時反映出不同燃料燃燒過程中,化學能轉變成內(nèi)能的本領大小,也就是說,它是燃料本身的一種特性,只與燃料的 有關,與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均 。2.燃料種類 :生活中常見的燃料有三種,固體燃料,液體燃料,氣體燃料三種燃料燃燒的過程中都是將 能轉化為 能目標2 : 熱效率1.在通常情況下,我們對燃料的利用率比較低,造成能量損失的主要原因有_________、_____________。工作時,用來做____________的那部分熱量與燃料燃燒____________之比叫燃燒的熱效率。η=推導公式:W有=ηW總 W總=2.不同情況下熱效率的計算類型一:熱傳遞類型燃料完全燃燒放出的是總熱量Q總,如果是固體或液體燃料完全燃燒放熱公式為Q=mq,氣體燃料完全燃燒放熱公式Q=Vq。物質(zhì)吸收熱量,達到最終目的的熱是有用熱為Q有用,計算公式為Q=cmΔt。那么,熱機效率就為類型二:做功類型燃料完全燃燒放出的是總熱量Q總,如果是固體或液體燃料完全燃燒放熱公式為Q=mq,氣體燃料完全燃燒放熱公式Q=Vq。這些熱量使物體做有用功,題干中要么告訴物體做勻速直線運動、阻力和距離,那么就可以通過二力平衡的知識知識F=f,求到W=Fs。要么告訴物體的額定功率和運動時間,那么就可以通過W=Pt求到。這里也要注意有時候距離和時間也不一定會直接告訴,而是告訴速度,那么就還要通過s=υt以及變形公式進行相關物理量的求解。方法技巧提煉1.熱值的理解(1)熱值和狀態(tài)是有關系的,判斷中不要忘記這個因素(2)比熱容反應的是物質(zhì)的儲能的本領的大小2.熱效率的計算(1)熱效率始終小于1,永動機是不存在滴(2)在計算效率時要分析清楚有用功總功分別代表什么精題精講練類型一:熱值的理解與計算★(2021秋 長壽區(qū)校級期中)關于q=的理解,下列說法中正確的是( )A.熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比B.若燃料燃燒不充分時,熱值將減小C.當燃料未燃燒時,其熱值為零D.某種燃料的熱值大小與是否充分燃燒無關★★(2023 蘇州一模)如圖所示,用完全相同的裝置利用燃料加熱液體。已知燃料的質(zhì)量、燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量、加熱方式等均相同,不計熱量損失,將燃料點燃直至燃盡,甲、乙、丙三套裝置的燒杯中液體升高的溫度隨時間變化的圖像如圖丁所示,則下列說法錯誤的是( ) A.選擇甲、乙兩圖可比較不同燃料的熱值B.選擇甲、丙兩圖可比較不同液體的比熱容C.液體a和液體b的比熱容之比為1:2D.燃料1和燃料2的熱值之比為3:4☆(2023 歷下區(qū)三模)據(jù)統(tǒng)計,濟南中心城區(qū)公交車輛已實現(xiàn)100%新能源化。其中投入運營了60輛氫燃料電池公交車,節(jié)能減排效果明顯。采用氫燃料除了可以減少碳和有害氣體的排放之外,還因為氫燃料具有( )A.較大的熱值 B.較低的沸點C.較小的密度 D.較大的比熱容☆☆(2023 固鎮(zhèn)縣一模)新農(nóng)村建設中正大力推廣使用瓶裝液化氣。如果每瓶中裝入12kg液化氣,液化氣的熱值取4.2×107J/kg,則每瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是 J,若放出的熱量全部被利用,則在標準大氣壓下可把 kg的水從20℃加熱至沸騰。【c水=4.2×103J/(kg ℃)】☆☆(2021秋 汨羅市期末)汽車的散熱器通常用水作冷卻劑,是因為水的比熱容 ,“可燃冰”作為新型能源,有著巨大的開發(fā)使用潛力,同等條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍,說明“可燃冰”的 (選填“比熱容”、“密度”或“熱值”)大,以10倍的關系粗略計算,2kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量約為 J。(q煤氣=4.2×107J/kg)類型二:熱效率的計算★★(2022春 江津區(qū)期中)塔里木油田是我國累計產(chǎn)氣最多的特大型整裝優(yōu)質(zhì)氣田區(qū)。該油田向我國東部地區(qū)輸送天然氣超過800億立方米,惠澤我國14個省市自治區(qū)的80多個大中型城市3億居民。(1)從物理角度來看,則每輸送50m3的天然氣就相當于輸送了多少焦的能量?(天然氣的熱值為8.4×107J/m3)。(2)若50m3天然氣完全燃燒放出的熱量的80%被水吸收,水吸收了多少熱量?(3)吸收的這些熱量可以使多少千克的水從20℃升高到100℃?[c水=4.2×103J/(kg ℃)]★★(2021 南岸區(qū)校級開學)隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,汽車已走進家庭。一輛小轎車以某一速度在平直路面上耗時0.125h勻速行駛10km,消耗汽油1L。若這些汽油完全燃燒放出的熱量有30%用來驅動汽車做有用功,所用汽油的熱值為4.6×107J/kg,密度為0.7×103kg/m3,求:(1)汽車行駛的速度;(2)這些汽油完全燃燒放出的熱量;(3)這輛轎車以該速度勻速行駛時受到的阻力。☆☆(2019春 萬州區(qū)月考)塔里木油田是我國累計產(chǎn)氣最多的特大型整裝優(yōu)質(zhì)氣田區(qū)。該油田向我國東部地區(qū)輸送天然氣超過800億立方米,惠澤我國14個省市自治區(qū)的80多個大中型城市3億居民。(1)從物理角度來看,則每輸送100m3的天然氣就相當于輸送了多少焦的能量?(天然氣的熱值為8.3×107J/m3)。(2)若100m3的天然氣完全燃燒放出的熱量的80%被水吸收,可以使多少千克的水從20℃升高到100℃?[c水=4.2×103J/(kg ℃)]☆☆☆(2020秋 重慶期中)氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點,被認為是21世紀最理想的能源。新型氫燃料公交車已在部分城市投入使用。求:(c水=4.2×103J/(kg ℃),q氫=1.4×108J/kg)(1)質(zhì)量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量;(2)若這些熱量的80%全部被質(zhì)量為200kg,溫度為10℃的水吸收,則水升高的溫度;(3)新型氫燃料公交車發(fā)動機的熱效率為50%,若公交車以42kW的恒定功率做勻速行駛,完全燃燒0.6kg的氫燃料能讓該公交車勻速行駛多長時間?☆☆☆☆(2023 蓮湖區(qū)三模)如圖所示是一個容積為50L的電輔助太陽能熱水器(以下簡稱熱水器)。在光照條件不好時,可用電加熱器加熱,溫度達到預設溫度時會自動切換到保溫狀態(tài),為了防止觸電,熱水器在向外供水過程中會自動斷電。某日因天氣原因,太陽輻射能為E=1.75×106J/(h m2)(每小時每平方米輻射的熱量),太陽能只將水由20℃加熱到了30℃,此時開啟電加熱器,將水加熱到預設溫度70℃。已知太陽能板的面積為2m2,水吸收太陽能的效率為60%,水的比熱容為4.2×103J/(kg ℃)。供水過程中不計熱量損失,請根據(jù)以上條件分析計算:(1)水吸收太陽能的多少。(2)太陽能板當天接收太陽能的時間。(3)在熱水器向外供水時,通過控制冷、熱水閥使熱水器內(nèi)的熱水與20℃的冷水混合,已知人在淋浴時適宜的水溫為40℃,每個人淋浴用水均為30L,假設熱水器內(nèi)70℃的熱水能全部用完,則能滿足幾個人的淋浴用水?☆☆☆(2020秋 墊江縣校級月考)油電混合動力汽車是新型節(jié)能汽車之一,這種汽車啟動或低速行駛時汽油機不工作,采用純電驅動模式:當汽車高速行駛或動力蓄電池組儲存電能過低時,采用純?nèi)加万寗幽J剑藭r汽油機在向車輪輸送能盤的同時也給動力蓄電池組充電。某型號混合動力汽車如圖甲所示,該型號車的電池容量為W=1.44×108J(電池容量指蓄電池儲存的最大電能),行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖乙所示。已知汽油熱值為4.6×107J/kg,求:(1)汽油機消耗1kg汽油時,1kg汽油完全燃燒放出的熱量;(2)汽車在平直路面以70km/h勻速行駛10km的過程中,牽引力做了多少J的功?(3)汽車動力蓄電池組儲存電能過低時繼續(xù)在平直公路上勻速行駛。若該過程汽油機消耗1kg汽油,汽車克服阻力做功為1.58×107J,同時蓄電池組的電能增加了電池容量的5%,則汽油機的效率。思維導圖記憶宮殿構建大展身手1.基礎練一.選擇題(共2小題)1.(2013秋 大足縣校級月考)關于燃料的熱值,以下說法正確的是?( )A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關?B.容易燃燒的燃料,熱值一定大?C.煤的熱值比干木柴大,燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多D.0.5g汽油和2kg汽油,它們的熱值是一樣的?2(2020秋 益陽月考)甲、乙兩液體的密度比為ρ甲:ρ乙=5:4,體積比為V甲:V乙=2:3,比熱容比為c甲:c乙=1:2,且它們的初溫不等。現(xiàn)將它們混和(不發(fā)生化學反應),不計混和過程中的熱損失,達到熱平衡后液體溫度相對各自初溫變化量的絕對值分別為△t甲和△t乙,則△t甲:△t乙為( )A.16:15 B.15:16 C.12:5 D.5:12二.填空題(共4小題)3.(2018秋 南岸區(qū)校級期中)現(xiàn)有完全相同的兩高溫金屬球甲和乙,先將甲投入一杯冷水中,熱平衡后水的溫度升高了8℃;迅速取出甲球,再將乙球投入這一杯水中,熱平衡后又使水的溫度升高了6℃.若開始時是將兩高溫金屬球甲和乙一起投入最初的冷水中,不計水的質(zhì)量變化、狀態(tài)變化和熱量損失,熱平衡后會使水的溫度升高 ℃。4.(2020秋 墊江縣校級月考)在兩個相同的杯子內(nèi)盛有質(zhì)量相等的熱水和冷水。若將一半熱水倒入冷水杯內(nèi),冷水杯內(nèi)的冷水溫度升高7℃,倒入的熱水溫度變化了 ℃;若將熱水杯內(nèi)的熱水倒入冷水杯內(nèi),冷水杯內(nèi)的水溫會升高 ℃。(不計熱損失)5.(2018秋 永川區(qū)期末)小明用天然氣灶將初溫為20℃,質(zhì)量為2kg的水加熱到100℃,這是通過 的方式使水的內(nèi)能增加,如果天然氣完全燃燒放出的熱量有80%被水吸收,則至少需要完全燃燒 m3的天然氣[水的比熱容為4.2×103J/(kg ℃),天然氣的熱值為4.2×107J/m3]。6.(2021秋 開州區(qū)期末)為了使材料硬度增大,部分金屬工件需要進行淬火處理,即將工件升溫到較高溫度保持一段時間后再快速冷卻。某工廠用天然氣處理爐對質(zhì)量為40kg的鋼工件進行淬火處理,耗用0.25m3天然氣將工件從20℃加熱到550℃,然后投入淬火池的水中迅速冷卻,淬火池中的水溫度為20℃,質(zhì)量為460kg,已知天然氣熱值q=4.0×107J/m3,鋼的比熱容c鋼=0.46×103J/(kg ℃),水的比熱容c水=4.2×103J/(kg ℃),所耗用的天然氣完全燃燒放出的熱量 J,鋼工件與水開始達到熱平衡的溫度為 ℃。(不計熱量損失7.(2021秋 重慶期中)某家庭用的燃氣熱水器,將20kg的水從10℃加熱到60℃,完全燃燒了0.21m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/(kg ℃),煤氣的熱值為4×107J/m3.試求:(1)煤氣完全燃燒放出的熱量是多少?(2)水吸收的熱量是多少?該熱水器燒水的效率是多少?(3)如果完全燃燒0.21m3天然氣放出的熱量的70%用來對小轎車做功,以1000N的動力進行牽引,可使轎車行駛多遠?(天然氣的熱值為3.2×107J/m3。)8(2022 昆明模擬)如圖所示,是一款遠程無人駕駛清掃車,在城郊一段平直的公路上以5m/s的速度勻速行駛清掃路面的場景,在該路段勻速行駛10min消耗汽油0.2kg。若清掃車此時的質(zhì)量保持12t不變,行駛中受到的阻力為車重的0.01倍。[q汽油=4.5×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg ℃)](1)求0.2kg汽油完全燃燒放出的熱量;(2)在此過程中汽車牽引力做的功。(3)假設在此過程中,發(fā)動機所做額外功能量的28%用來加熱水,這些能量全部被初溫為20℃,質(zhì)量10kg的水吸收,水升高的溫度是多少?2.提升練1.設有個物體,它們的比熱容、質(zhì)量、初溫分別為,,,…,,現(xiàn)將這個物體置于封閉絕熱的容器中充分進行熱交換,假設容器不吸熱且各物體之間不發(fā)生化學反應,也無物態(tài)變化,問熱平衡后,物體的溫度是多少?2.已知太陽正射到地球表面每平方米上的功率為,現(xiàn)有一太陽能熱水器,其收集陽光的面積為,轉換太陽輻射能為水的熱能的效率為80%,假設此熱水器的進水溫度與室溫皆為25℃,該熱水器的熱量損失率正比于熱水器內(nèi)水溫與室溫之差,當熱水器出水口關閉時,經(jīng)過長時間輻射后,熱水器內(nèi)的水溫可以達到85℃,問當熱水器以每分鐘(即)的流量出水,經(jīng)過一段時間后,其穩(wěn)定的出水溫度為多少攝氏度?19.(上海第27屆大同杯復賽)某密閉房間內(nèi)有一臺空調(diào),當房間內(nèi)溫度為,房間外溫度為,正常工作時空調(diào)每秒消耗的電功時,空調(diào)每秒從房間吸收的熱量為,向室外釋放的熱量為,與,滿足如下關系式:①;②設,則。若室外向房間每秒漏進(或漏出)的熱量與房間內(nèi)外的溫差成正比,當室外溫度為30℃時,溫度控制開關使空調(diào)間斷運轉30%的時間(例如,開了就停,如此交替開停),發(fā)現(xiàn)這時室內(nèi)保持20℃不變。試問:(1)在夏天仍要求維持室內(nèi)溫度為20℃,則該空調(diào)可允許正常連續(xù)運轉的最高室外溫度是多少?(2)若在冬天,空調(diào)從外界吸熱,向室內(nèi)放熱,仍要求維持室內(nèi)溫度為20℃,則它能正常運轉的最低室外溫度是多少? 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫