专题一 热学综合计算 热学综合计算是热学的重点,也是中考的热点,此类计算一般并不复杂,但经常与电学等综合,解题的关键是灵活运用有关计算公式。 (一)“火炉类”综合计算 燃料燃烧放出的热量Q放是总的能量,水吸收的能量Q吸是有用的能量,用公式Q放=mq,Q放=qV,Q吸= cm(t-t0),η=×100%求解。 例1 有关部门响应国家号召,动员大家使用环保型清洁煤。小明家为过冬购进清洁煤,小明通过查询资料得知清洁煤的热值是3.0×107 J/kg,已知他家水壶的容积是2 L,水的初温是20 ℃,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。 (1)求水吸收的热量。 (2)若不计热量损失,在一个标准大气压下,要烧开这壶水需要清洁煤的质量是多少 【方法点拨】根据Q吸=cm(t-t0)计算出水吸收的热量,再根据Q放=Q吸,求出清洁煤完全燃烧放出的热量,最后由Q放=mq可求出清洁煤的质量。 拓展: 1有关部门响应国家号召,动员大家使用环保型清洁煤。小明家为过冬购进清洁煤,小明通过查询资料得知清洁煤的热值是3.0×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。已知他家水壶的容积是2 L,水的初温是20 ℃,在一个标准大气压下将水加热至沸腾,至少需要5.6×10-2 kg的清洁煤。问:(ρ水=1.0×103 kg/m3) (1)水壶装满水的质量是多少 (2)炉具的烧水效率为多少 2小明学习了热学的有关知识后,知道水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量。于是小明记录了他家每天烧水做饭需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每天将质量为30 kg、初温为20 ℃的水烧开。(在一标准大气压下) (1)小明家每天烧水做饭需要多少热量 (2)如果普通煤的热值为3×107 J/kg,从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤 (3)小明家实际每天平均要烧4块蜂窝煤,按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算,他家每天实际用煤2 kg,由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.8%,你认为小明家煤炉效率低的原因是什么 (说出一条即可) (二)“热机类”综合计算 燃料燃烧放出的热量Q放是总的能量,机械能W是有用的能量,用公式Q放=mq,Q放=qV,W=Fs或W=Pt,η=×100%求解。 例2 如图所示的是我国自行设计研制的 AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min,消耗航空燃油1.35 t,飞机发动机的功率为2.25×107 W。问:(航空燃油的热值为4×107 J/kg) (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少 (2)飞机在航行过程中的阻力是多少 (3)发动机的效率是多少 【方法点拨】在已知飞机发动机的功率和航行时间时,根据P=求出飞机发动机做的功,再根据η=×100%求出发动机的效率。 拓展: 3AG600在某次灭火工作时,以270 km/h的速度匀速直线飞行了20 min,此过程中飞机发动机的功率恒为2.25×107 W。(q航空燃油=4×107 J/kg)则给AG600飞机提供动力的是发动机的 冲程;若AG600飞机发动机的热机效率为50%,则在本次灭火工作中航空燃油燃烧放出的热量为 J,本次灭火工作需要完全燃烧航空燃油的质量为 ,本次灭火工作AG600飞机飞行过程中受到的阻力为 N。 (三)“太阳能热水器类”综合计算 太阳能热水器接收到的太阳能Q=RSt是总的能量,水吸收的热量Q吸=cmΔt是有用的能量,用公式η=×100%求解。 例3 太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器,在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R表示)为R=300 J/(m2·s),它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300 J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积是2 m2,贮水箱中盛有100 L的水。求: (1)若在阳光下照射70 min,所接收到的太阳能全部用来加热水,贮水箱中的水温可升高多少 [ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (2)若需要将水箱的水从30 ℃升高到80 ℃,且此太阳能热水器效率 ... ...
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