比热容、热量和热机效率经典计算题(含答案)

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=cm Δt 可得,它的比热容为c=Q 吸/m Δt =8.4×104J/2kg ×20℃=2.1×103J/（kg ·℃）。

2、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 —t 0)=4.2×103J/（kg ·℃)×50kg ×(45-25）℃=4.2×106J

3 天然气灶烧水，燃烧0.5m 3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/m 3。求:

(1)0。5m 3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）0.5m 3天然气完全燃烧放出的热量Q 放=qV =7。0×107J/m 3×0。5m 3=3.5×107J/m 3。

（2）水吸收的热量Q 吸=cm Δt =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/m 3=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/m 3×200×10—3m 3=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 （t 2－t 1） = 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.

（2）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

=kg 5kg /J 1048J 102.478=⨯⨯=.q Q 总.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50 kg 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?

(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。2×103 J／（kg·℃）×50kg×(50℃- 10℃）

=8。4×106 J

（2)η=Q吸/Q总=8.4×106J／2.8×107 J=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。

8 kg

答：（1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106 J。（2）这段时间该热水

器的效率是30％。(3）需完全燃烧0.8 kg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20 kW。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。7×103 kg/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 ×10 7J／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？