2024-2025学年沪教版初中物理九年级（上）教案 第十三章专题热量及效率的相关计算

第十三章内能与热机专题热量及效率的相关计算专题概览1.物体吸、放热的相关计算（1）物体吸热的相关计算：Q吸=cm（2）物体放热的相关计算：Q放=cm（3）燃料燃烧放热的相关计算：Q放=mq（4）明确几个温度的含义：升高（降低）是指变化的温度，升高到（降低到）是指物体的末温。2.热效率的相关计算（1）热机的效率：η=（2）太阳能利用的效率：η=（3）炉子烧水的效率：η=专题演练类型一热量的计算例1“可燃冰”是未来洁净的新能源。2017年5月，我国首次可燃冰试采成功。可燃冰具有热值大，能直接点燃等特点，它的热值约为5.9×109J/m3。问完全燃烧1m3的可燃冰能使质量约为多少解：1m3的可燃冰完全燃烧后放出的热量：Q放水吸收的热量：Q吸水的质量：m=跟踪练习1.在质量为5kg的铁锅中放入3kg水，要把这锅水从20℃加热到90℃［铁的比热容为0.46×103J/（A.259.4gB.47.7gC.30.68gD.无法确定2.合理分类和利用垃圾可以变废为宝。在一定条件下，1t垃圾能“榨”出170kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×1073.羊汤是很多地方的特色美食之一，它的主要制作步骤：在锅中放入水和羊骨、羊肉、羊杂，用大火将水煮至沸腾，然后转用温火持续煮沸。若煮一锅羊汤需加水10kg，羊骨、羊肉、羊杂三者共5kg，设锅中水、羊骨、羊肉、羊杂初始温度都为20℃。羊骨、羊肉、羊杂的平均比热容为3.5×10类型二热平衡的计算例2小丽需用温度为40℃的水泡脚，便把90℃的热水与10kg、20℃的水混合，设混合过程没有热量损失，问：需要90解：20℃Q热水放出的热量等于冷水吸收的热量：Q则需要90℃热水的质量：m'跟踪练习4.一把质量为250g的钢刀，加热到560℃，然后在空气中自然冷却，此时室温为20℃。［（1）这把钢刀在冷却过程中放出多少热量？（2）若把这些热量给30℃、0.5kg类型三炉子的效率例3从秦山核电站1991年12月15日投入运行开始，秦山核电基地一直保持安全稳定运行，目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t，减排二氧化碳约40.6t、二氧化硫约0.2t、氮氧化合物约0.8t。秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地。（1）13.0t的烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少？（烟煤的热值为2.9（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到（3）求煤炉加热水的热效率。（结果保留两位有效数字）解：（1）放出的热量Q（2）水吸收的热量Q（3）煤炉加热水的热效率η跟踪练习5.为了减少环境污染，部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有液化气10kg，已知液化气的热值为4.2×107（1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？（2）若（1）中放出的热量有40%被初温为20℃的水吸收，在标准大气压下可将多少质量的水烧开？类型四太阳能热水器的效率例4某太阳能热水器，水容量为100L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按（1）热水器中水的质量；（2）一天内热水器中的水吸收的热量；（3）热水器在冬季的效率。解：（1）该太阳能热水器中水的体积：V=100L=100d水的质量：m=（2）一天内热水器中的水吸收的热量：Q吸（3）一天内热水器接收太阳能的能量：E=2.8热水器在冬季的效率：η=跟踪练习6.太阳能热水器深受广大用户的青睐，某品牌太阳能热水器，水容量80L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间8h，则接收到的太阳能可以使装满水的热水器中的水从（1）一天内热水器中的水吸收的热量；（2）热水器在冬季的效率；（3）如果一天内水吸收的热量由天然气热水器（其效率为75%）提供，则一天需要消耗多少m3的天然气？（q类型五热机的效率例5飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力，以600km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要完全燃烧热值为4×（1）飞机的航程；（2）发动机所做的功；（3）航空煤油完全燃烧放出的热量；（4）发动机的热机效率。解：（1）飞机的航程：s（2）发动机所做的功：W=（3）航空煤油完全燃烧放出的热量：Q放（4）发动机的热机效率：η=跟踪练习7.小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，经查阅资料，小明了解到以下信息：“该车如以80km/h的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为780N，百公里油耗为8L/100km”。（温馨提示：“百公里油耗8L/100km”是指汽车行驶100km，需要消耗8L汽油）已知：1L=10-3m（1）8L汽油质量是多少kg？（2）完全燃烧8L汽油所放出的热量是多少J？（3）该汽车以80km/h的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少？8.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为40%。已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×107（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？（2）该车加满一箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？参考答案跟踪练习1.C2.6.8×1093.解：羊汤的沸点为100℃，水、羊骨、羊肉、羊杂的末温为100水吸收的热量：Q1羊骨、羊肉、羊杂吸收的热量：Q2将一锅羊汤烧开需要吸收的热量：Q吸总4.解：（1）钢刀在冷却过程中放出的热量：Q放（2）不计热量损失，钢刀放出的热量全部被水吸收，则Q吸=Q放=6.21×105.解：（1）10kg液化气完全燃烧释放的热量：Q放（2）由题知，Q吸=40%Q放=40%×4.2×108J=1.66.解：（1）热水器中水的体积V由ρ＝m水则一天内热水器中的水吸收的热量：Q吸（2）一天内热水器接收太阳能的能量：E＝则热水器在冬季的效率：η＝（3）由η＝Q放由Q＝V=Q7.解：（1）汽油的质量：m=（2）完全燃烧8L汽油所放出的热量：Q=（3）设该汽车匀速行驶100km，则牵引