比热容、热量和热机效率复习计算题(附答案)
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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·℃)?
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·℃)]
3 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。
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]
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)
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)
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。
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4.6×107 J/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。
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?
(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)
10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・℃)
11 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.
1
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·℃)。
2
解析:Q 吸=cm (t -t 0)=4.2×103J/(kg ·℃)×50kg ×(45-25)℃=4.2×106J
3
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
70℃
5
、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 解析:(1)Q 吸=cm 水(t – t 0)=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、(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解:(1)= m/V m=V (1分)
= 0.7×103 kg/m 3×10×10-3m 3= 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(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: