九年级物理：12.2热量与热值计算题

2020-2021学年沪粤版九年级物理：12.2热量与热值计算题解析
版
一．计算题（共50小题）
1．可燃冰是一种新型能源，主要成分是甲烷，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg •℃），天然气热值q＝4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：（1）水吸收的热量；
（2）燃气锅炉烧水时的效率；
（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰。

【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×500kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×108J；
（2）12m3天然气完全燃烧释放的热量：
Q放＝V天然气q＝12m3×4.2×107J/m3＝5.04×108J，
燃气锅炉烧水时的效率：
η=Q
吸
Q
放
×100%=1.68×10
8J
5.04×108J
×100%≈33.3%；
（3）因可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，所以，需要可燃冰的体积：
V可燃冰=
Q
放
q
可燃冰
=
Q
放
160q
=1160V天然气=1160×12m3＝0.075m3。

答：（1）水吸收的热量为1.68×108J；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；
（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰。

2．小明冬天在家用某品牌天然气热水器洗澡，当天自来水温为10℃，他将热水器温度调到50℃，洗澡时大约用了20升水，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），水的密度为1×103kg/m3，热水器工作效率为40%，天然气的热值为3.2×107J/m8，假设天然气完全燃烧。

求：
（1）洗澡用水吸收的总热量；
（2）燃烧的天然气放出的热量；
（3）消耗的天然气体积。

（结果均保留3位有效数字）【解答】解：
（1）水的体积V＝20L＝0.02m3，则根据ρ=m
V可得热水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.02m3＝20kg；
水进入热水器前温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为50℃，热水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（50℃﹣10℃）＝3.36×106J；
（2）由η=Q
吸
Q
放
得天然气完全燃烧释放热量：
Q放=Q
吸
40%
=3.36×10
6J
40%
=8.4×106J，
（3）由Q放＝Vq得需要天然气的体积：
V=Q
放
q
=8.4×10
6J
3.2×107J/m3
=0.263m3。

答：（1）洗澡用水吸收的总热量为3.36×106J；
（2）燃烧的天然气放出的热量为8.4×106J；
（3）消耗的天然气体积0.263m3。

3．为测定某金属的比热容，学校物理兴趣小组的同学，把质量为200g的某金属块加热到98℃，再投入到80g的12℃的水中，混合后水和金属块的温度均为18℃．若不计热损失，求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）某金属的比热容是多少？
（3）该金属块放出的热量相当于完全燃烧多少酒精放出的热量？（q酒精＝3.0×107J/kg）【解答】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0水）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.08kg×（18℃﹣12℃）＝2016J；
（2）不计热损失，Q放＝Q吸＝2016J，
由Q放＝cm（t0﹣t）得金属的比热容：
c金=
Q
放
m
金
(t
0金
−t
金
)
=2016J
0.2kg×(98℃−18℃)
=126J/（kg•℃）；。