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专题训练(二)热学计算【专题概述】热量计算包括与比热容有关的计算和与热值有关的计算,在实际中往往将两者结合起来,或者与效率和环境的影响相结合。在解题时按下列步骤:(1)明确燃烧的是哪种燃料,即知道它的热值、质量及是否完全燃烧;(2)看放出的热量是否完全被利用,明确吸热物体的比热容、质量和温度的变化;(3)明确所求的物理量,根据相应的公式计算,应用的公式有Q=cmΔt,Q=mq,η=𝑄有用𝑄总×100%及它们的变形式。类型1与热值有关的计算1.如表列出了几种燃料的热值,单位是J/kg。干木柴无烟煤酒精煤油氢气1.2×1073.4×1073.0×1074.6×1071.4×108完全燃烧1g的酒精可放出热量3×104J。放出相同的热量,完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是35∶3。2.(连云港中考)天然气热水器将40kg的水由22℃加热到42℃,水的内能增加了3.36×106J,水的内能增加是通过热传递方式实现的。若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收,需要消耗0.1kg的天然气。已知c水=4.2×103J/(kg·℃),q天然气=4×107J/kg。类型2与比热容有关的计算3.有两个相同的烧杯,第一个装有400g水,第二个装有400g酒精,若用相同的加热器给它们加热,根据加热时间与其对应的上升到的温度作出如图所示的图像。请根据图像计算这个电加热器每分钟放出的热量是6.72×103J(不计热损失),酒精的比热容是2.4×103J/(kg·℃)[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]。4.水和煤油的质量之比是5∶4,比热容之比是2∶1,水的初温是18℃,煤油的初温是20℃,若它们吸收相等的热量后,水温升高到40℃,则煤油的温度升高到(B)A.55℃B.75℃C.100℃D.120℃类型3热量的综合计算5.初春学校组织学生到某农庄进行社会实践活动,小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气,参数如表格所示)。爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%,丁烷气体的燃烧效率为90%,野炊地水的沸点为96℃,测出当地水的温度为26℃[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),锅的比热容为0.8×103J/(kg·℃)]。品名便携式丁烷气炉质量1.88kg(不含气瓶)型号WZL-168-A尺寸343mm×284mm×113mm用途野外用点火方式电子点火使用燃气液化丁烷气燃气消耗量150g/h(最大火力时)气瓶规格(尺寸/容量)品名总质量净质量主要成分热值神州354g250g丁烷9×107J/kg(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少热量?(2)如果燃气炉以最大火力工作,一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h,这样能够把质量为多少千克的水烧开(结果保留一位小数)?解:(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量Q放=mq=0.1kg×9×107J/kg=9×106J(2)燃气炉以最大火力工作时,燃气消耗的质量m气=0.15kg/h×1.4h=0.21kg由题意可知,丁烷气体的燃烧效率为90%,则燃气燃烧时所放出的热量Q1=Q'放×90%=m气q×90%=0.21kg×9×107J/kg×90%=1.701×107J又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出热量的30%供给水加热,则水吸收的热量Q2=Q1×30%=1.701×107J×30%=5.103×106J由Q吸=cmΔt可知,能烧开的水的质量m水=𝑄2𝑐Δ𝑡=5.103×106J4.2×103J/(kg·℃)×(96℃-26℃)≈17.4kg