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 8.4X 104

J 的热量，温度升高

20C ，它的比热容为多少

J/(kg -C )?

解析：根据 Q 吸= cmAt 可得，它的比热容为 c=Q 吸/mAt =8.4X 104

J/2kg X 20C =2.1 X 103

J/ (kg-C)。 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

25C 升高到45C 。求这些水吸 收

的热量。［水的比热容为4.2X 103

J/(kg •C )］

解析：Q 吸=cm( t -t o ) =4.2 X 103

J/(kg

-C )X 50kg X( 45-25)C =4.2 X loj

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(3)若用煤燃烧来提供2.8X 107

J 的热量，需完全燃烧多少千克煤

？(煤的热值约为3.5X I07

J/kg)

3天然气灶烧水，燃烧0.5m 3的天然气, 使100kg 的水从20C 升高到70C 。已知水的比热容为 c =4 .2X 103

J/ (kg?C), 天然气的热值为 q =7.0 X 107J/m 3。求:

0.5m 3

天然气完全燃烧放出的热量 (1) Q 放；(2)水吸收的热量 Q 吸；(3)燃气灶的效率 n 解析:

(1) 0.5m 3天然气完全燃烧放出的热量 Q 放= qV =7.0X 107J/m 3X 0.5m 3=3.5 X 107J/m 3。 水吸收的热量 Q 吸= cmAt =4 .2 X 103J/ (kg?C)X 100kg X ( 70C -20C) =2.1 X 107

J 。

燃气灶的效率 nQ 吸/Q 放=2.1 X 107J/3.5 X 107J/m 3

=6 0%。 4、完全燃烧42g 焦炭所放出的热量，若有50%被2kg 、30C 的水吸收，则水温可升高多少C? ［c 水=4.2 X 103J/(kg • C), q 焦炭 =3.0 X 107

J/kg ，此时外界为1标准大气压］ 70 C 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 15C 的水经白天太阳能加热，温度可达到 65C 。已知水的比热容 为 4.2X 103J/ (kg •C)，天然气的热值为 8.4X 107

J/kg 。求: (1) 10台热水器装满水时，温度从 15C 升高到65C 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= P 水V= 1.0X 103kg/m 3X 200X 103m 3=200kg,

1台热水器装满水时，温度从 15C 升高到65C ，所吸收的热量为

Q 吸=c 水m (t 2— td = 4.2 X 103J/ ( kg •C)X 200kgX( 65C -15C) =4.2 X 107J, 那么，10台热水器装满水时，温度从 15C 升高到65C 吸收的热量为 Q 总=10Q 吸=4.2 X 108

J 。

(2)设10台热水器获得的太阳能相当于质量为 8

匹=4.2X10

J =5kg 。即若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要 q 8.4X107j/kg

M 的天然气完全燃烧放出的热量，则 Mq =Q 总，所以，M 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 10C 升高到50C 。水的比热容是 4.2X 103

J/ (kg •C )。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 2.8X 107

J, 则这段时间该热水器的效率是多少

？［来

源:21

26、解析：（1） Q 吸=cm 水（t - t o ）=4.2 X 103

J/ （kg 「C ） x 50kgx （50C - 10C ）=8.4 X 106

J

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

107

J/kg ，小汽车发动机的效率为

25%。求小汽车在这段路程中:

运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。

小汽车的速度 v = 72km/h = 20m/s ，运动的时间 t=s/v= 100X 103

m/20m/s=5 X 103

s 。 发动机做的功 W=Pt =20X 103

WX 5X 103

s=1 X 108

J 。 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq ，又因为Q=W/ n 故

m=Q/q=W / n=1 X 108J/ （25% X 4.6X 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

驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6X 107

J/kg ,密度为0.7X 103

kg/m 3

,求：（1）这些汽油完全燃烧放出的热量； ⑵

这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。 解：（1）P = m/V m= P V （1 分）

=0.7 X 103

kg/m 3

X 10X 10"3m 3

= 7kg （1 分） Q 放=质量X 热值

=7kg X 4.6X 107

J/ kg=3.22X I08

J （1 分） ⑵W 有=Q 放X 30%

=3.22 X I08

JX 30%=9.66 X 107

J （1 分） W 有=Fs

F= W 有/s （1 分）

9 66xlO^J_

WOxlOG 966N （1 分） T 车匀速直线行驶

（1分）

A f= F= 966N （1 分）

9、一辆汽车，总重为1.2X 104

N ，四个轮胎与地面接触的总面积为 0.12m 2

，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 X 10 7

J/kg,密度为0.7 X 103

kg/m 3

, 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

kg

（2） nQ 吸/Q 总=8.4 X 106

J/2.8X 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 x 107

J/ 3.5X 107

J/kg=0.8 答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是 8.4X 106

Jo （2）这段时间该热水器的 效率是30%。

⑶需完全燃烧0.8 kg 的煤

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 = 4.6X

30%用来