比热容、热量和热机效率经典计算题(含答案)

PAGE\*MERGEFORMAT1比热容、热量和热机效率计算题1、质量为2kg的某种物质,吸收8。4×104J的热量,温度升高20℃,它的比热容为多少J/（kg·℃）?解析：根据Q吸=cmΔt可得，它的比热容为c=Q吸/mΔt=8.4×104J/2kg×20℃=2。1×103J/（kg·℃）。某太阳能热水器中装有质量为50kg的水,在阳光的照射下,该热水器中水的温度从25℃升高到45℃。求这些水吸收的热量。［水的比热容为4.2×103J/（kg·℃)］解析：Q吸=cm（t—t0）=4。2×103J/（kg·℃）×50kg×（45—25）℃=4.2×106J3天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃.已知水的比热容为c=4。2×103J/(kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求:（1）0。5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；（2）水吸收的热量Q吸;（3）燃气灶的效率η.解析：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3。5×107J/m3.（2)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×(70℃-20℃）=2。1×107J。(3）燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2。1×107J/3.5×107J/m3=60%。4、完全燃烧42g焦炭所放出的热量,若有50％被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高多少℃？［c水=4.2×103J/（kg·℃)，q焦炭=3。0×107J/kg，此时外界为1标准大气压］70℃5、为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L.在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃.已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃),天然气的热值为8.4×107J/kg.求：（1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量？（3分）（2)若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气？（2分）、解析：（1）一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×200×10—3m3=200kg，1台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃，所吸收的热量为Q吸=c水m(t2－t1)=4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（65℃—15℃）=4。2×107J，那么，10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收的热量为Q总=10Q吸=4.2×108J。设10台热水器获得的太阳能相当于质量为M的天然气完全燃烧放出的热量，则Mq=Q总，所以，M=.即若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要5千克天然气。6.如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃)。试求：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?(2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少?[来源：21世纪教育网]（3）若用煤燃烧来提供2。8×107J的热量,需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3。5×l07J／kg）26、解析：（1）Q吸=cm水（t–t0)=4.2×103J／（kg·℃)×50kg×（50℃—10℃）=8。4×106J（2）η=Q吸/Q总=8。4×106J／2。8×107J=30％（3)根据Q放=m煤q可得,需完全燃烧煤:m煤=Q放／q=2。8×107J／3。5×107J／kg=0。8kg答:(1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J。（2)这段时间该热水器的效率是30%.(3）需完全燃烧0.8kg的煤7、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：（1）运动的时间；(2）发动机所做的功;（3）消耗汽油的质量。（1）小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间t=s/v=100×103m/20m/s=5×103s。（2)发动机做的功W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J。（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq,又因为Q=W/η，故m=Q/q=W/ηq=1×108J/(25％×4。6×107J/kg）=8.7kg。8一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L.若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功,所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0。7×103kg/m3，求: （1)这些汽油完全燃烧放出的热量; （2）这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。解:(1)=m/V   m=V（1分）         =0。7×103kg/m3×10×10-3m3=7kg（1分)         Q放=质量×热值           =7kg×4。6×107J／kg=3。22×l08J（1分）   (2)W有=Q放×30%         =3.22×l08J×30％=9.66×107J（1分)         W有=Fs   F=W有/s（1分）           966N   (1分)           车匀速直线行驶   （1分)           f=F=966N(1分)9、一辆汽车，总重为1。2×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为0。12m2，该车在平直公路上匀速行驶1h,消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能.(汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0.7×103kg／m3，g=10N／kg)求:（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少？（2)10L汽油完全燃烧放出的热量是多少？（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW？(功率的计算结果保留小数点后一位)解析：（1)知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力,又知道受力面积,利用压强公式求汽车对路面的压强。∵汽车静止在水平路面上,∴汽车对路面的压力：F=G=1。2×104N，汽车对路面的压强：（2）)知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。V=10L=0。01m3，汽油的质量:m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4。6×107J/kg=3.22×108J。（3）发动机做的有用功：W=Q放×30%=3。22×108J×30%=9.66×107J，汽车发动机的功率:10、某辆小轿车油箱内装有32kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km．假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920N．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107J/kg．求：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油．（1）匀速行驶时牵引力F=f=920N       W=Fs=920N×300×103m=2。76×108J  （2）轿车消耗汽油的质量为m，其完全燃烧产生的内能Q=qm       由题得：W=ηQ=ηqm即       m==20kg       20kg＜32kg，不需加油．11华扬1870系列太刚能热水器的数据如下:（1)已知我市向着阳光的地方每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为 3×106J．若每天接收太阳能的时间以8h计算．热水器能把接收到的太阳能的50%转变成水的内能．则正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到多少摄氏度？［已知c水=4。2×103J／(kg・℃）真空管直径×长度（mm）70×1800规格（支管）15外型尺寸（mm)1840×1597×1765保温层（mm）60水箱容量（L）150采光面积（m2）2。15、解（1）8h内太阳能热水器接收的太阳能      Q=3×106J/（m2・h）×2.1m2×8h=5.04×107J      8h内太阳能热水器转变成水的内能      Q水=5.04×107J×50%=2。52×107J      水箱内水的质量m=150kg      由Q=cm(t-t0)得      13某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9。0×lO5Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：(1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；(3）汽油机的功率．