【九年級下冊人教版物理】專題24 熱量與熱值

專題24熱量與熱值一．填空題1．（2018?泰安）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量為0.5kg、溫度為70℃的水放出4.2×104J的熱量，水的溫度降低了20℃[c水=4.2×103J/（kg?℃）]?！窘獯稹坑蒕放=c水m△t可得，水降低的溫度：△t===20℃?！敬鸢浮?0。2．（2018?福建）合理分類和利用垃圾可以變廢為寶。在一定條件下，1噸垃圾能”榨”出170kg燃料油，若燃料油的熱值為4.0×107J/kg，則這些燃料油完全燃燒釋放出的熱量為6.8×109J，燃燒時燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！窘獯稹咳剂嫌屯耆紵尫懦龅臒崃浚篞放=mq=170kg×4.0×107J/kg=6.8×109J；燃料油燃燒過程中，將燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。【答案】6.8×109；內(nèi)。3．（2018?哈爾濱）如圖是“研究水沸騰規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，試管中水的質(zhì)量為0.2kg，這些水由20℃升高到70℃吸收的熱量是4.2×104J；水沸騰過程中，溫度計(jì)示數(shù)將不變?！綾水=4.2×103J/（kg?℃）】【解答】水吸收的熱量：Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.2kg×（70℃﹣20℃）=4.2×104J；水沸騰過程中，吸收熱量、溫度不變，溫度計(jì)示數(shù)將不變?！敬鸢浮?.2×104；不變。4．（2018?懷化）汽車用水作為冷卻劑，是因?yàn)樗谋葻崛葺^大。汽車在行駛過程中消耗了2kg汽油，若汽油完全燃燒，則放出的熱量為9.2×107J（汽油的熱值為4.6×107J/kg）?！窘獯稹恳?yàn)樗谋葻崛葺^大，相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，水能帶走較多的熱量，冷卻效果好，所以用水做汽車發(fā)動機(jī)的冷卻劑。2kg汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q放=mq=2kg×4.6×l07J/kg=9.2×l07J?！敬鸢浮勘葻崛?；9.2×l07。5．（2018?連云港）天然氣熱水器將40kg的水由22℃加熱到42℃，水的內(nèi)能增加了3.36×106J，水的內(nèi)能增加是通過熱傳遞方式實(shí)現(xiàn)的，若天然氣燃燒放出的熱量有84%被水吸收，需要消耗0.1kg的天然氣。已知c水=4.2×103J/（kg?℃），q天然氣=4×107J/kg。【解答】水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（42℃﹣22℃）=3.36×106J；水從火吸收熱量，內(nèi)能增加、溫度升高，是利用熱傳遞改變水的內(nèi)能；由η=得，天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放===4×106J，由Q放=mq得，需要天然氣的質(zhì)量：m===0.1kg?！敬鸢浮?.36×106；熱傳遞；0.1。6．（2018?重慶）小薇在“探究水的沸騰”實(shí)驗(yàn)中，所用水的質(zhì)量為0.5kg，初溫為58℃，測出水沸騰時的溫度為98℃，則當(dāng)?shù)卮髿鈮罕纫粋€標(biāo)準(zhǔn)大氣壓低（選填“高“或”低”），本實(shí)驗(yàn)中水加熱至沸騰至少吸熱8.4×104J。[已知c水=4.2×103J/（kg?℃）]【解答】測出水沸騰時的溫度低于100℃，這是因?yàn)楫?dāng)時當(dāng)?shù)氐拇髿鈮盒∮跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓造成的；水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（98℃﹣58℃）=8.4×104J?！敬鸢浮康?；8.4×104。7．（2018?淮安）質(zhì)量為50kg的水溫度從20℃升高到50℃吸收的熱量是6.3×106J，這些熱量如果完全由煤氣燃燒來提供，至少需0.15kg的煤氣。【水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值4.2×107J/kg）】【解答】水吸收的熱量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（50℃﹣20℃）=6.3×106J；由題意可知，煤氣完全燃燒放出的熱量：Q放=Q吸=6.3×106J，由Q放=mq可得完全燃燒煤氣的質(zhì)量：m′===0.15kg?！敬鸢浮?.3×106；0.15。8．（2018?邵陽）蓄水量為1噸的太陽能熱水器現(xiàn)在裝滿了30℃的水，經(jīng)過光照后升高了20℃，則水吸收的熱量是8.4×107J．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]【解答】吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×1000kg×20℃=8.4×107J?！敬鸢浮?.4×107。9．（2018?綿陽）2018年5月8日，全球首條智能軌道快運(yùn)系統(tǒng)在湖南株洲試開通。該智能軌道快運(yùn)列車使用新能源的快充鈦酸鋰電池，電池容量為170kW?h，滿載時電耗為4kW?h/km，最高運(yùn)行速度為70km/h。該電池充滿電儲存的能量與質(zhì)量是13.3kg的汽油完全燃燒放出的熱量相同；若列車滿載勻速行駛電動機(jī)驅(qū)動列車的效率為75%，則列車勻速行駛過程中受到的平均阻力大小是1.08×104N。（汽油的熱值是4.6×107J/kg）【解答】電池儲存的電能即汽油完全燃燒放出的熱量為：Q=W=170kW?h=170×3.6×106J=6.12×108J，故汽油的質(zhì)量m==≈13.3kg；列車滿載勻速行駛電動機(jī)所做的有用功：W有用=75%W=75%×6.12×108J=4.59×108J，可行駛的路程：s==42.5km，由f=F牽引力，W=Fs可知，列車勻速行駛過程中受到的平均阻力大小f=F牽引力===1.08×104N?！敬鸢浮?3.3；1.08×104。10.（2018?濟(jì)寧）將盛有涼牛奶的瓶子放在熱水中（如圖所示），通過熱傳遞方式改變牛奶的內(nèi)能，圖中乙是250g牛奶與熱水的溫度隨時間變化的圖象，則牛奶在加熱過程中吸收的熱量為2.1×104J。[c牛奶=4.2×103J/（kg?℃）]【解答】給牛奶加熱的過程中，牛奶吸收熱量、內(nèi)能增加，是通過熱傳遞方式改變了牛奶的內(nèi)能；由圖乙可知，牛奶升高的溫度：△t=40℃﹣20℃=20℃，則牛奶吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.25kg×20℃=2.1×104J?！敬鸢浮繜醾鬟f；2.1×104。11．（2018?宿遷）在燒杯中裝入500g、溫度為10℃的水，用酒精燈給水加熱、直至水溫上升到60℃，水的內(nèi)能增加了1.05×105J；水吸收的熱量小于（選填“小于”“等于”或“大于”）酒精燃燒放出的熱量（c水=4.2×103J/（kg?℃）?！窘獯稹恳阎猰水=500g=0.5kg，Q吸=c水m水（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（60℃﹣10℃）=1.05×105J，由于支架、燒杯等均吸收熱量，還有部分熱量要散失到空氣里，所以真正被水吸收的熱量小于酒精燃燒放出的熱量?！敬鸢浮?.05×105；小于。12．（2018?遂寧）我國于2017年5月18日在南海海域成功試采“可燃冰”，“可燃冰”作為新型能源，有著巨大的開發(fā)使用潛力，在相同條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量可達(dá)到天然氣的數(shù)十倍。如果“可燃冰”熱值是天然氣的10倍，設(shè)天燃?xì)鉄嶂禐?.2×107J/kg，完全燃燒0.5kg“可燃冰”放出的熱量為2.1×108J；若在不考慮熱量損失的情況下，這些熱量能使800kg、45℃的水剛好達(dá)到沸點(diǎn)，則此時水的沸點(diǎn)是107.5℃，水面上方的氣壓大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。（選填“大于”“小于”或“等于“）[c水=4.2×103J/（kg?℃）]【解答】1kg天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放=mq天然氣=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J，0.5kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量：Q放′=Q放×5=4.2×l07J×5=2.1×l08J；由題知，Q吸=Q放′=2.1×l08J，根據(jù)Q吸=cm水（t﹣t0）可知水達(dá)到沸點(diǎn)時的溫度為：t=t0+=45℃+=107.5℃。因?yàn)?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，液體的沸點(diǎn)隨著表面氣壓的增大而升高，隨氣壓減小而降低，所以此時水面上方的氣壓大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓?！敬鸢浮?.1×108；107.5；大于。二．計(jì)算題13．（2018?衡陽）2017年6月10日，作為中國大陸核電的發(fā)源地——秦山核電基地安全運(yùn)行100堆年（一座核反應(yīng)堆運(yùn)行一年為一堆年）。從被譽(yù)為“國之光榮”的秦山核電站1991年12月15日投入運(yùn)行開始，秦山核電基地一直保持安全穩(wěn)定運(yùn)行，目前每分鐘的安全發(fā)電量相當(dāng)于少消耗煙煤13.0t，減排二氧化碳約40.6t，二氧化硫約0.2t，氮氧化物約0.8t。秦山核電基地目前共有9臺運(yùn)行機(jī)組，年發(fā)電量約500億千瓦時，是目前我國核電機(jī)組數(shù)量最多、堆型品種最豐富、裝機(jī)容量最大的核電基地。[下列（1）（2）題答案用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示]（1）13.0t煙煤如果完全燃燒，放出的熱量為多少J？（煙煤的熱值為2.9×107J/kg）（2）假設(shè)13.0t煙煤在煤爐中完全燃燒，放出的熱量部分被水吸收，可以使4×105kg的水從20℃升高到100℃，水吸收的熱量為多少J？[c水=4.2×103J/（kg?℃）]（3）求煤爐加熱水的熱效率。[第（3）題結(jié)果保留兩位有效數(shù)字]【解答】（1）13.0t煙煤如果完全燃燒，放出的熱量：Q放=mq=13.0×103kg×2.9×107J/kg=3.77×1011J；（2）水吸收的熱量：Q吸=cm水△t=4.2×103J/（kg?℃）×4×105kg×（100℃﹣20℃）=1.344×1011J；（3）煤爐燒水的效率：η=×100%=×100%≈36%?！敬鸢浮浚?）3.77×1011J；（2）1.344×1011J；（3）36%。14.（2018?蘇州）為了減少環(huán)境污染，部分農(nóng)村地區(qū)改用液化氣燒菜做飯。某鋼瓶裝有液化氣10kg，已知液化氣的熱值為4.2×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。（1）這瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是多少？（2）若（1）中放出的熱量有40%被初溫為20℃的水吸收，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下可將多少質(zhì)量的水燒開？【解答】（1）10kg液化氣完全燃燒釋放熱量：Q放=m氣q=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J；（2）由題知，Q吸=40%×Q放=40%×4.2×108J=1.68×108J，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，即水的末溫為100℃，由Q吸=cm△t得水的質(zhì)量：m水===500kg?！敬鸢浮浚?）4.2×108J；（2）500kg。15．（2018?聊城）在“探究水沸騰時溫度變化的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，用酒精燈給燒杯中的水加熱，燒杯中盛有20℃、質(zhì)量為100g的水，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰，假如完全燃燒酒精3g。[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），酒精的熱值為3.0×107J/kg]（1）水吸收的熱量是多少？（2）此過程中酒精燈燒水的熱效率。（3）科學(xué)研究表明：1g、100℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收2.26×103J的熱量。水開始沸騰后持續(xù)觀察沸騰現(xiàn)象，同時發(fā)現(xiàn)水的質(zhì)量減少了5g，求此過程水汽化成水蒸氣所吸收的熱量?！窘獯稹浚?）一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，即需將水加熱至100℃，水吸收的熱量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×104J；（2）3g酒精完全燃燒釋放的熱量：Q放=mq=3×10﹣3kg×3.0×107J/kg=9×104J；酒精燈燒水的熱效率：η=×100%=×100%≈37.3%；（3）1g、100℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收2.26×103J的熱量，則5g、100℃的水汽化成同溫度的水蒸氣需要吸收的熱量：Q=5g×2.26×103J/g=1.13×104J?！敬鸢浮浚?）3.36×104J；（2）37.3%；（3）1.13×104J。16．（2018?上海）質(zhì)量為1千克的牛奶，加熱后溫度升高了20℃，求牛奶吸收的熱量。[c牛奶=2.5×103焦/（千克?℃）]【解答】牛奶吸收的熱量：Q吸=cm△t=2.5×103J/（kg?℃）×1kg×20℃=5×104J。【答案】5×104J。17．（2018?桂林）若家用天然氣的熱值為4.2×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。（1）完全燃燒0.04m3天然氣放出的熱量是多少？（2）若某新型天然氣灶燒水的效率為40%，完全燃燒0.04m3天然氣可使室溫下5kg的水溫度升高多少？【解答】（1）完全燃燒0.04m3天然氣放出的熱量：Q放=Vq=0.04m3×4.2×107J/m3=1.68×106J；（2）由題知，水吸收的熱量：Q吸=Q放×40%=1.68×106J×40%=6.72×105J，由Q吸=cm△t可得水升高的溫度：△t===32℃?！敬鸢浮浚?）1.68×106J；（2）32℃。18．（2018?廣安）用天然氣灶給水加熱，在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把體積為10L，溫度為15℃的水加熱到沸騰，求：（1）水吸收了多少熱量？[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃）]（2）若不計(jì)熱量損失，需要燃燒多少m3的天然氣？（q天燃?xì)?4.2×107J/m3）【解答】（1）由ρ=得，10L水的質(zhì)量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×10×10﹣3m3=10kg，水吸收的熱量：Q吸=c水m水（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×10kg×（100℃﹣15℃）=3.57×106J；（2）不計(jì)熱量損失，則Q放=Q吸，由Q放=Vq可得，需要燃燒天然氣的體積：V天然氣====0.085m3?！敬鸢浮浚?）3.57×106J；（2）0.085m3。三．解答題19．（2018?廣東）閱讀下列短文，回答問題?！疤熘垡惶枴迸c“天宮二號”成功對接我國自主研制的“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室已于2016年9月15日發(fā)射成功?！疤鞂m二號”在距地面高度380km圓形軌道上繞地球勻速運(yùn)行，繞地球一圈的時間是90分鐘，“天舟一號”貨運(yùn)飛船于2017年4月20日由長征七號火箭成功發(fā)射升空，并于2017年4月22日與“天宮二號”首次自動交會對接成功，如圖1所示，為我國建立自己的空間站邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。發(fā)射“天舟一號”貨運(yùn)飛船的長征七號火箭的燃料由液態(tài)煤油和液氫混合構(gòu)成，火箭點(diǎn)火起飛時，火箭內(nèi)的燃料燃燒，從火箭體尾部噴射出火焰幾乎直擊發(fā)射平臺。使得發(fā)射平臺核心區(qū)的溫度接近3000℃，足以融化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料，長征七號火箭發(fā)射時與其他火箭不同的是發(fā)射平臺旁的“噴水降溫降噪系統(tǒng)”，其采取的是國際上先進(jìn)的噴水降溫方法，如圖2所示，在發(fā)射中火箭飛到5m高以后，“噴水降溫降噪系統(tǒng)”向箭體尾部火焰中心噴水20余秒，噴水量約為400t，一部分的水會汽化到大氣中，大部分的水則通過導(dǎo)流槽流走，于是大流量噴水能夠帶走大量的熱起到降溫作用，防止了火箭發(fā)射臺內(nèi)部的儀器設(shè)備可能因高溫受到影響。[圓周率π=3，c水=4.2×103J/（kg?℃）]（1）設(shè)“噴水降溫降噪系統(tǒng)”噴出400t水的初溫為20℃，在噴水20秒內(nèi)全部變成100℃的水，則水帶走的熱量為1.344×1011J。（2）如圖3所示，設(shè)地球半徑為6370km，“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室在圓形軌道上正常運(yùn)行，圓形軌道的半徑為6750km，圓形軌道的周長為40500km?！疤熘垡惶枴必涍\(yùn)飛船成功發(fā)射及正常入軌后，與“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室對接。對接時“天舟一號”的運(yùn)行速度為7.5km/s。（3）長征七號火箭所搭載的“天舟一號”貨運(yùn)飛船在上升過程中的機(jī)械能不斷變大（選填“變大”“變小”或“不變”），長征七號火箭燃料的化學(xué)能燃燒時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！窘獯稹浚?）400t水的初溫為20℃，在噴水20秒內(nèi)全部變成100℃的水，所以水帶走的熱量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×4×105kg×（100℃﹣20℃）=1.344×1011J；（2）“天宮二號”在距地面高度380km的圓形軌道上