一、填空题
1.(2019贵州黔东南)小王路过加油站时闻到了汽油的气味,这是汽油分子作,汽油属于(选填“可再生”或“不可再生”)能源;将质量为100kg、初温为20℃的水加热到40℃,水吸收了J的热量[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
2.(2019贵州铜仁)把1kg的水从60℃开始加热至沸腾,温度随时间变化的图像如图,由图像可知,水的沸点是℃;水从70℃加热至90℃需要吸收的热量是J;水沸腾时,水面上方的气压一个标准大气压(最后一空选填“大于”“小于”或“等于”)。[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
3.(2019湖北滨州)用液化气灶烧水,把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃,需要吸收的热量为J.若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气,且只有60%的热量被水吸收,则液化气的热值为J/kg。[c水=
4.2×103J/(kg•℃)]
4.(2019安徽省)假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收,可以使水的温度升高到________℃[已知c水=4.2×103J/(kg•℃),q天然气=4.2×107J/m3]。
5.(2019山东菏泽)小明家有辆排量1.6L的汽车,行驶100km油耗约为5kg,汽油的热值为4.6×107J/kg,若这些汽油完全燃烧,可放出_________J热量,燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
6.(2019山东德州)在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,烧杯中加入200g的水,测得初始温度为45℃.如图所示,用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为℃,则水吸收的热量为J,这些热量相当于完全燃烧g酒精放出的热量。(水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),酒精热值q=3.0×107J/kg)
7.(2019湖南娄底)用一台电取暧器给有50kg空气的房间加热。通电后取暖器的电热元件温度升高,是通过(填“做功”或“热传递”)的方式使其内能增加的;一段时间后室温升高了5℃,则空气吸收的热量为J.设空气的比热容为1.0×103J/(kg•℃)
8.(2018海南)我国实现全球海域可燃冰试采成功.可燃冰与石油一样都是(填“可再生”或“不可再生”)能源.1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气,这些天然气完全燃烧释放出的热量是J;若这些热量有50%被10吨的水吸收,水的温度能够上升℃.(q天然气=3.6×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃))
9.(2018•济宁)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图所示),通过方式改变牛奶的内能,图中乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图象,则牛奶在加热过程中吸收的热量为J.[c牛奶=4.2×103J/(kg•℃)]
10.(2018•菏泽)太阳能、水能、天然气、地热能、风能、潮汐能中,属于不可再生能源的是。太阳能热水器内装有100kg水,水温从20℃升高到70℃[c水=4.2×103J/(kg•℃)]所吸收的热量是J。
11.(2017•枣庄)新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气,液化气的热值取4.2×107J/kg,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把kg的水从20℃加热至沸腾。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
12.(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7:5时,升高的温度之比为6:5,则甲、乙的比热容之比为。
13.(2018•泰安)标准大气压下,质量为0.5kg、温度为70℃的水放出4.2×104J的热量,水的温度降低了℃[c 3J/(kg•℃)]。
水=4.2×10
14.(2017•淄博)小红在实验室用酒精把质量是150g,初温是60℃的水加热到100℃,则水吸收的热量
是J;若不计热损失,至少需要燃烧g酒精。[c水=4.2×103J/(kg•℃),q酒精=3.0×107J/kg]。
二、计算题
15.(2018•聊城)在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20℃、质量为100g的水,在一个标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值为3.0×107J/kg]求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)科学研究表明:1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
16.(2018•德州)在一个标准大气压下,用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾,燃烧了0.5kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),焦炭的热值为3.0×107J/kg。求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)炉子烧水的效率。
17.(2017•聊城)2017年5月18日,中国科学家首次在南海试采可燃冰取得成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染,储量巨大,是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大,是天然气热值的10倍以上,若按15倍计算。[c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值q=7.0×107J/m3]求:
(1)体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?
(2)若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收,则水升高的温度是多少?
18.(2017云南)可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据电视台2017年5月18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为500kg,初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了12m3天然气,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值q=4.2×107J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求:
(1)水吸收的热量;
(2)燃气锅炉烧水时的效率;
(3)若换用可燃冰,应使用多少m3可燃冰.
19.(2018安徽)燃气灶烧水时,把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了0.02m3天然气(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值为8.4×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水时的效率。
20.(2019天津模拟题)某团队在海拔3000多米高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时,共消耗了5kg的干木柴,【已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107J/kg】。求:(1)干木柴完全燃烧放出的热量?(2)水吸收的热量。(3)铁锅烧水的的效率。
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软,为什么?
21.(经典题)甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为25℃和75℃,现将一温度为65℃的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到45℃,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后乙容器中水温(不计热量散失和水的质量的变化)。
参
一、填空题
1.(2019贵州黔东南)小王路过加油站时闻到了汽油的气味,这是汽油分子作,汽油属于(选填“可再生”或“不可再生”)能源;将质量为100kg、初温为20℃的水加热到40℃,水吸收了J的热量[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】无规则运动;不可再生;8.4×106。
【解析】(1)闻到汽油味,这是扩散现象,说明汽油分子在不停地做无规则运动;
(2)汽油属于化石能源,消耗后不可能在短时间内得到补充,属于不可再生资源;
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(40℃﹣20℃)=8.4×106J。
2.(2019贵州铜仁)把1kg的水从60℃开始加热至沸腾,温度随时间变化的图像如图,由图像可知,水的沸点是℃;水从70℃加热至90℃需要吸收的热量是J;水沸腾时,水面上方的气压一个标准大气压(最后一空选填“大于”“小于”或“等于”)。[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】98;8.4×104;小于。
【解析】(1)根据液体沸腾的特点找到沸点:液体沸腾时不断吸收热量,温度保持不变,这个不变的温度是液体的沸点。
(2)知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;
(3)1标准大气压下水的沸点是100℃.沸点跟气压有关,气压越高,沸点越高。
由图可知,水沸腾时,不断吸收热量,保持98℃不变,所以98℃是水的沸点。
水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(90℃-70℃)=8.4×104J;
1标准大气压下水的沸点是100℃.沸点跟气压有关,气压越高,沸点越高。实验中水的沸点是98℃,所以实验时气压小于1标准大气压。
3.(2019湖北滨州)用液化气灶烧水,把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃,需要吸收的热量为J.若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气,且只有60%的热量被水吸收,则液化气的热值为J/kg。[c水=
4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】5.04×105;4×107。
【解析】(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=5.04×105J;
(2)由题知,Q吸=Q放×60%=m液化气q×60%,
需要液化气的体积:
q液化气===4×107J/kg。
4.(2019安徽省)假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收,可以使水的温度升高到________℃[已知c水=4.2×103J/(kg•℃),q天然气=4.2×107J/m3]。
【答案】45
【解析】利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求放出的热量;再由Q放=Q吸=cm△t得到水升高的温度.
完全燃烧0.2m3天然气放出的热量:
Q放=V天然气q=0.2m3×4.2×107J/kg=8.4×106J;
根据Q吸=cm△t=Q放可知,
水温度升高值:
△t=Q吸/cm=8.4×106J/4.2×103J/(kg•℃)×100kg=20℃,
水的末温度为:t=t0+△t=25℃+20℃=45℃。
5.(2019山东菏泽)小明家有辆排量1.6L的汽车,行驶100km油耗约为5kg,汽油的热值为4.6×107J/kg,若这些汽油完全燃烧,可放出_________J热量,燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
【答案】2.3×108;噪声(或尾气)。
【解析】汽油完全燃烧放出的热量可以利用公式q=mq进行求解;燃油汽车会造成大气污染、噪声污染。这些汽油完全燃烧放出的热量:q=mq=5kg×4.6×107j/kg=2.3×108j;燃油汽车产生的噪声(或尾气)会对环境会造成污染。
6.(2019山东德州)在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,烧杯中加入200g的水,测得初始温度为45℃.如图所示,用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为℃,则水吸收的热量为J,这些热量相当于完全燃烧g酒精放出的热量。(水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),酒精热值q=3.0×107J/kg)
【答案】95;4.2×104;1.4。
【解析】本题考查温度计的读数、吸热公式和燃料燃烧放出热量公式的理解和应用,利用好条件Q放=Q吸是关键。(1)由图可知,温度计的分度值为1℃,示数为95℃;
(2)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(95℃﹣45℃)=4.2×104J。
(3)由题知,Q放=Q吸=4.2×104J,
由Q放=mq得,需要完全燃烧酒精的质量:
m′=Q放/q=0.0014kg=1.4g。
7.(2019湖南娄底)用一台电取暧器给有50kg空气的房间加热。通电后取暖器的电热元件温度升高,是通过(填“做功”或“热传递”)的方式使其内能增加的;一段时间后室温升高了5℃,则空气吸收的热量为J.设空气的比热容为1.0×103J/(kg•℃)
【答案】做功;2.5×105。
【解析】通电后取暖器的电热元件温度升高,是通过电流做功的方式使其内能增加的;
空气吸收的热量:
Q=cm△t=1.0×103J/(kg•℃)×50kg×5℃=2.5×105J
8.(2018海南)我国实现全球海域可燃冰试采成功.可燃冰与石油一样都是(填“可再生”或“不可再生”)能源.1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气,这些天然气完全燃烧释放出的热量是J;若这些热量有50%被10吨的水吸收,水的温度能够上升℃.(q天然气=3.6×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃))
【答案】不可再生;6.3×109;75.
【解析】本题考查了学生对热传递过程中吸热公式、热效率公式、燃料燃烧放出热量公式的综合运用,关键是对公式和公式变形的理解和应用.
不可再生能源是在短时间内无法再生的能源,常见的化石资源、矿产资源都是不可再生能源,石油是化石能源,是不可再生的;已知天然气的热值,由1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气,可求可燃冰的热值;再利用Q放=mq
可求热量;利用公式Q吸=ηQ放求水吸收的热量,知道水的比热容、质量和吸收的热量,可利用公式Q吸=cm△t计算水吸收的热量后的温度.
(1)可燃冰的总量是有限的,属于不可再生能源;
(1)1m3的“可燃冰”相当于的天然气的体积为:V=1×175m3=175m3,
这些天然气完全燃烧产生热量:Q放=Vq=175m3×3.6×107J/m3=6.3×109J;
(2)水吸收的热量:Q吸=ηQ放=50%×6.3×109J=3.15×109J,
由Q吸=cm△t得加热后水的温度:
△t===75℃.
9.(2018•济宁)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图所示),通过方式改变牛奶的内能,图中乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图象,则牛奶在加热过程中吸收的热量为J.[c牛奶=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】热传递;2.1×104。
【解析】(1)改变内能的方法:一是做功,二是热传递,物体放出热量、内能减少、温度降低;
(2)知道牛奶的质量、比热容,求出温度升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求牛奶吸收的热量。
给牛奶加热的过程中,牛奶吸收热量、内能增加,是通过热传递方式改变了牛奶的内能;
由图乙可知,牛奶升高的温度:△t=40℃﹣20℃=20℃,
则牛奶吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.25kg×20℃=2.1×104J。
10.(2018•菏泽)太阳能、水能、天然气、地热能、风能、潮汐能中,属于不可再生能源的是。太阳能热水器内装有100kg水,水温从20℃升高到70℃[c水=4.2×103J/(kg•℃)]所吸收的热量是J。
【答案】天然气;2.1×107。
【解析】(1)在太阳能、水能、天然气、地热能、风能、潮汐能中,天然气是在短期内不能从自然界得到补充的能源,属于不可再生能源;而太阳能、水能、地热能、风能、潮汐能是能源源不断的从自然界得到的能源,属于可再生能源。
(2)水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(70℃﹣20℃)=2.1×107J。
11.(2017•枣庄)新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气,液化气的热值取4.2×107J/kg,则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是J,若放出的热量有40%被水吸收,在标准大气压下可把kg的水从20℃加热至沸腾。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】4.2×108;500。
【解析】(1)整瓶液化气完全燃烧释放热量:
Q放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J,
(2)由题知,水吸收的热量:
Q吸=Q放×40%=4.2×108J×40%=1.68×108J,
由Q吸=c水m水(t﹣t0)得水的质量:
m水===500kg。
12.(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7:5时,升高的温度之比为6:5,则甲、乙的比热容之比为。
【答案】7:4。
【解析】知道两物体的质量之比、升高的温度之比、吸收的热量之比,利用吸热公式求甲乙两物体的比热容关系。由题知,m甲:m乙=2:3,△t甲:△t乙=6:5,Q甲:Q乙=7:5,
因为Q吸=cm△t,
所以===,
解得:
==7:4。
13.(2018•泰安)标准大气压下,质量为0.5kg、温度为70℃的水放出4.2×104J的热量,水的温度降低了℃[c 3J/(kg•℃)]。
水=4.2×10
【答案】20
【解析】知道水的质量、放出的热量、比热容,利用Q放=cm△t求水温度降低值。
由Q放=c水m△t可得,水降低的温度:
△t===20℃。
14.(2017•淄博)小红在实验室用酒精把质量是150g,初温是60℃的水加热到100℃,则水吸收的热量是J;若不计热损失,至少需要燃烧g酒精。[c水=4.2×103J/(kg•℃),q酒精=3.0×107J/kg]。
【答案】2.52×104;672。
【解析】知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;
由题知Q吸=Q放,再根据公式Q放=qm求出需要燃烧的酒精的质量。
水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.15kg×(100℃﹣60℃)=2.52×104J,
不计热损失,Q吸=Q放=V酒精q,
则V酒精===0.84×10﹣3m3。
由ρ=可得,酒精的质量m=ρV酒精=0.8×103kg/m3×0.84×10﹣3m3=0.672kg=672g。
二、计算题
15.(2018•聊城)在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,用酒精灯给烧杯中的水加热,烧杯中盛有20℃、质量为100g的水,在一个标准大气压下加热至沸腾,假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值为3.0×107J/kg]求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
(3)科学研究表明:1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象,同时发现水的质量减少了5g,求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
【答案】(1)水吸收的热量是3.36×104J;
(2)酒精灯烧水的热效率是37.3%;
(3)5g,100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量是1.13×104J。
【解析】知道水的质量、水的比热容和水的温度变化,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
知道酒精的热值和质量,根据Q放=mq求出酒精完全燃烧释放的热量;水吸收的热量和酒精完全燃烧放出热量的比值即为烧水的效率;根据1g100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量求出5g的水完全汽化成同温度水蒸气所需要吸收的热量。
(1)一个标准大气压下水的沸点为100℃,即需将水加热至100℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×104J;
(2)3g酒精完全燃烧释放的热量:
Q放=mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J;酒精灯烧水的热效率:
η=×100%=×100%≈37.3%;
(3)1g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量,则5g 100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量:
Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J。
16.(2018•德州)在一个标准大气压下,用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾,燃烧了0.5kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),焦炭的热值为3.0×107J/kg。求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)炉子烧水的效率。
【答案】(1)水吸收的热量是3.36×106J;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是1.5×107J;
(3)炉子烧水的效率是22.4%。
【解析】知道水的质量、水的比热容和水的温度变化,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
知道焦炭的热值和质量,根据Q放=mq求出焦炭完全燃烧释放的热量;
水吸收的热量和焦炭完全燃烧放出热量的比值即为炉子烧水的效率。
(1)一个标准大气压下水的沸点为100℃,即需将水加热至100℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×(100℃﹣20℃)=3.36×106J;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量:
Q放=mq=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5×107J;
(3)炉子烧水的效率:
η=×100%=×100%=22.4%。
17.(2017•聊城)2017年5月18日,中国科学家首次在南海试采可燃冰取得成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染,储量巨大,是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大,是天然气热值的10倍以上,若按15倍计算。[c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值q=7.0×107J/m3]求:
(1)体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?
(2)若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收,则水升高的温度是多少?
【答案】(1)0.1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为1.05×l07J;(2)水升高度的温度是22.5℃。
【解析】(1)由题意可得,可燃冰的热值:q可燃冰=15q天然气=15×7.0×107J/m3=1.05×109J/m3;
0.01m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq可燃冰=0.01m3×1.05×109J/m3=1.05×l07J;
(2)由η=得被水吸收的热量:
Q吸=ηQ放=90%×1.05×l07J=9.45×106J;
由Q吸=cm△t可得,
水升高的温度:△t===22.5℃。
18.(2017云南)可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据电视台2017年5月18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为500kg,初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了12m3天然气,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值q=4.2×107J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求:
(1)水吸收的热量;
(2)燃气锅炉烧水时的效率;
(3)若换用可燃冰,应使用多少m3可燃冰.
【答案】(1)1.68×108J;(2)33.3%;(3)0.075m3
【解析】由热量公式Q=cm△t可以求出水吸收的热量;由燃烧值公式可以求出天然气完全燃烧释放的热量,由效率公式求出燃气灶烧水的效率;换用可燃冰,根据可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,可知可燃冰的热值,再利用Q=Vq可求得应使用多少m3可燃冰.
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×500kg×=1.68×108J;
(2)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=V q天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J;
燃气锅炉烧水时的效率:
η=×100%=×100%≈33.3%;
(3)可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,
则可燃冰的热值:q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3,
若换用可燃冰燃烧放出相同的热量,应使用可燃冰的体积:V可燃冰===0.075m3.
19.(2018安徽)燃气灶烧水时,把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了0.02m3天然气(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值为8.4×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水时的效率。
【答案】(1)6.72×105J;(2)1.68×106J;(3)40%。
【解析】(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(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=8.4×107J/m3×2×10-2m3=1.68×106J
(3)燃气灶的效率:
η=Q吸/Q放=6.72×105J/1.68×106J×100%=40%
20.(2019天津模拟题)某团队在海拔3000多米高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时,共消耗了5kg的干木柴,【已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107J/kg】。求:(1)干木柴完全燃烧放出的热量?(2)水吸收的热量。(3)铁锅烧水的的效率。
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软,为什么?【答案】(1)6×107J(2)6.3×105J(3)1.05%(4)见解析。
【解析】(1)干木柴完全燃烧放出的热量:Q放=qm=1.2×107×5=6×107(J)
(2)水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103×2×10-3=2(kg)
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×2×(85-10)=6.3×105(J)
(3)铁锅烧水的的效率:η=Q吸/Q放=6.3×105(J)/6×107(J)=1.05%
(4)因为沸点随气压的减小而降低,高山上气压小,所以水沸点降低,铁锅里的水尽管沸腾了,但是温度比较低,马铃薯还是煮不软。
21.(经典题)甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为25℃和75℃,现将一温度为65℃的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到45℃,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后乙容器中水温(不计热量散失和水的质量的变化)。
【答案】60℃
【解析】①当将金属球放入甲容器中时,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:Q金=Q水.
设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水
则:Q金=m金×c金(65℃-45℃),Q水=m水×c水(45℃-25℃)
因为:Q金=Q水
所以:m金×c金(65℃-45℃)=m水×c水(45℃-25℃)
化简得:m水×c水/ m金×c金=1:1
②当将金属球放入乙容器中时,乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等,即:Q水=Q金.
由于甲乙容器中的水的质量相等,又是同一个金属球,所以仍设金属球的质量为m金、比热容为c金、水的质量为m水、水的比热容为c水,此时两者共同的温度为t℃
则:Q水=m水×c水(75℃-t℃),Q金=m金×c金(t℃-45℃)
因为:Q水=Q金
即:m水×c水(75℃-t℃)=m金×c金(t℃-45℃),
∴75℃-t℃=t℃-45℃
解得:t=60℃,故选B.
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