热机和比热容

1．汽油机是热机中的一种，如图所示是汽油机的冲程，此过程是将能转化为能。

飞轮转速是1200r ／min ，该汽油机每秒钟做功次。

汽油机效率是25%，在汽油机内完全燃烧2kg 汽油时这些热量通过汽油机的转化，能对外做J 的有用功（汽油的热值为5×107J/kg ）。

2．汽油机是热机中的一种，如图所示，是汽油机的冲程，一台汽油机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则它的机械效率为。

柴油机是另一种热机，它和汽油机的主要区别是其汽缸顶部有喷油嘴，而没有火花塞；在工作过程中汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是。

3．2012廿月28日，中石油与俄罗斯天燃气公司签订合同，俄罗斯将通过东线和西线向中国供气680亿立方米．天然气燃烧时，将 转化为内能；如果完全燃烧1m 3的天然气所放出的热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 kg 的水从10℃加热到沸腾；这些热量相当于完全燃烧 kg 精煤放出的热量．【水的比热容：c 水=4.2×103J/（kg•℃）；取热值：q 天然气=3.78×107J/kg 、q 煤=3.15×107J/kg 】4．天然气已进入广大家庭，天然气的热值4×107J/m3，完全燃烧0.05m 3的天然气可以放出 J 的热量．若这些热量的42%被水吸收，则可以使常温下5kg 的水温度上升 ℃．（c 水=4.2×107J/（kg•℃））5．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小敏做了如图22所示的实验：在两个相同的烧杯中，分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下表：（1）在此实验中用表示水和沙子吸热的多少；（2）分析上表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量（选填“大于”或“小于”）沙子吸收的热量；（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，（选填“水”或“沙子”）升高的温度更高。

6．小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60℃的热水100kg.她参加“探究性学习”活动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.（1）若这台热水器夏天平均每天可将100kg的水从20℃加热到60℃,这些水吸收的热量为多少？（2）若液化石油气燃烧放出的热量有70％被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石油气多少千克？（液化石油气的热值为8.0×107J/kg）（3）请你说出使用太阳能热水器的优点.（至少说出一点）7．见气体燃料热值如右图所示，小明家每天生活所需热量为3.6×106J,灶具综合效率为30%，每天需消耗多少煤气？（结果保留一位小数）后来改烧天然气，每立方米天然气的价格接近煤气的两倍，但小明发现每月的燃料费用并没有增多。

请你帮他简要分析其中原因。

8．有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示. 将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水. （5分）（1）无锡地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J. 若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？（2）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？9．电磁炉是一种新型灶具，图所示是电磁炉的原理图：炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底内产生感应电流（即涡流），涡流使锅体铁分子高速无规则热运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而迅速使锅体及食物的温度升高。

所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具。

请问：(1)电磁炉与普通的电炉相比，谁的热效率更高？为什么？(2)某同学用功率为2000W的电磁炉，将1㎏初温为25℃的水加热到100℃，需要的时间为2分55秒，则消耗的电能是多少？电磁炉的热效率是多少？(水的比热容为4.2×103J/（kg﹒℃) )10．丹东市政府“为民办的15件实事”之一的“双万户”燃气改造工程正迅速推进．（1）已知燃气的热值为4×107J/m3，燃气的密度为1.2kg/m3，求完全燃烧多少千克燃气可放出8.4×105J的热量．（2）如果这些热量全部被水吸收，则可以使质量为2.5kg、初温为15℃的水温度升高到多少摄氏度？[水的比热容C水=4.2×103J/（kg•℃）]（3）将加热后的水（假设质量不变）倒入暖水瓶中放在水平桌面上，若暖水瓶与桌面的接触面积为70cm2，此时暖水瓶对桌面的压强为5×103Pa．求暖水瓶的质量（g=10N/kg）．参考答案1．做功，内，机械，10 ，2.5×107【解析】试题分析：由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程．四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化．热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案．如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能．飞轮转速是1200r/min=20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，要经过5个冲程，每个冲程做功2次，共计10次．由公式Q=mq=5×107J/kg×2kg=1.0×108J；W=Qη=1.0×108J×25%=2.5×107J；考点：本题考查内燃机的四个冲程、热量的计算、热机的效率点评：根据进气门和排气门的闭合和打开情况、活塞的上下行情况来判断是哪个冲程，能的转化，根据工作循环、冲程、做功、活塞、飞轮任何一者能判断另外几者．2．做功；35%；空气【解析】如图所示，火花塞冒火花，说明是汽油机的做功冲程；各种能量损耗的总和是：25%+30%+10%=65%，所以它的机械效率为：η=100%-65%=35%；柴油机是另一种热机，它和汽油机的主要区别是其汽缸顶部有喷油嘴，而没有火花塞；在工作过程中汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气。

3．化学；100；1.2【解析】解：水吸收的热量：Q=q天然气V=3.78×107J/m3×1m3=3.78×107J；因为Q吸=cm△t所以水的质量为m===100kg；由题知，Q吸=Q放；∵Q放=qm，∴需要煤的质量：m煤===1.2kg．因天然气是燃料，燃料燃烧就是把化学能转化成内能的过程4．：2×106；40．【解析】（1）完全燃烧0.05m3天然气放出的热量：Q放=Vq=0.05m3×4×107J/m3=2×106J；（2）由题知，水吸收的热量：Q吸=Q放×42%=2×106J×42%=8.4×105J，∵Q吸=cm△t，∴△t===40℃．5．（1）加热时间（2）大于（3）沙子【解析】试题分析：相同的酒精灯，加热时间越长，水和沙子吸收的热量就越多；根据比热容的概念和吸收热量的计算公式Q=Cm△t，实验中采用了控制变量法，控制质量相等，升高的温度相同，比热容大的吸收的热量就多；如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，利用吸收热量的计算公式Q=Cm△t，即可判断．（1）实验采用相同的酒精灯对其加热，加热时间越长，沙子和水吸收的热量就多，因此实验中用酒精灯加热时间表示水和沙子吸热的多少．（2）因为质量相同的水和沙子，升高相同温度，水的比热容大于沙子的比热容，根据吸收热量的计算公式Q=Cm△t知，水吸收的热量大于沙子吸收的热量；（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，根据吸收热量的计算公式Q=Cm△t，又因为水的比热容大于沙子的比热容，故沙子升高的温度更高．考点：本题考查比热容的概念、热传递改变物体内能点评：学会吸收热量的计算公式Q=Cm△t，控制变量法是物理实验经常采用的方法．6．解：⑴Q吸=ｃ水m水（t-t0）=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J⑵Q吸=70％Q放 Q吸=70％q气m气m气=Q吸/（70％q气）=1.68×107J/（0.7×8.0×107J/kg）=0.3kg【解析】略7．【解析】略8．（１）3.36×107J60℃（２）0.8 kg【解析】略9．（1）电磁炉的热效率更高（1分）。

因为电磁炉是利用锅体本身发热来加热食物，没有炉具向锅体传热的过程（1分），热散失少（1分），所以电磁炉的热效率更高。

（2）消耗的电能W = Pt = 2000W × 175s=3.5×105J （1分）水吸收的热量Q吸=cm水(t-t0)= 4.2×103J/（kg. ℃）×1kg×(100℃-25℃)=3.15×105J（1分）电磁炉的热效率η=Q吸/ W=3.15×105J/3.5×105J=90%（2分）【解析】略10．（1）完全燃烧0.0252kg燃气可放出8.4×105J的热量；（2）可以使质量为2.5kg、初温为15℃的水温度升高到95℃；（3）暖水瓶的质量是1kg．【解析】解：（1）燃气体积：V===0.021m3，燃气质量：m=ρV=1.2kg/m3×0.021m3=0.0252kg；（2）由Q吸=cm（t﹣t0）得：水的末温度：t=t0+=15℃+=95℃；（3）暖水瓶对桌面的压力：F=PS=5×103Pa×70×10﹣4m3=35N，暖水瓶与水的总重力：G=F=35N，暖水瓶与水的总质量：m总===3.5kg，暖水瓶的质量：m瓶=m总﹣m=3.5kg﹣2.5kg=1kg。