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）℃=4.2×106J3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50kg 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)=4.2×103J／(kg·℃)×50kg×(50℃-10℃)=8.4×106J（2）η=Q吸/Q总=8.4×106J／2.8×107J=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=0.8kg答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J。

(2)这段时间该热水器的效率是30％。

(3)需完全燃烧0.8kg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20kW。

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）?????????=0.7×103kg/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4.6×107J／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)解析：（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：（2））知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧公式Q 放=mq 求10L 汽油完全燃烧放出的热量。

V =10L=0.01m 3，汽油的质量：m=ρV =0.7×103kg/m 3×0.01m 3=7kg ，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq =7kg ×4.6×107J/kg=3.22×108J 。

（3）发动机做的有用功：W=Q 放×30%=3.22×108J ×30%=9.66×107J ，汽车发动机的功率： 10、某辆小轿车油箱内装有32kg 汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km ．假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920N ．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107J/kg ．求：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油．（1）匀速行驶时牵引力F =f =920N???????W=Fs =920N ×300×103m=2.76×108J??（2）轿车消耗汽油的质量为m ，其完全燃烧产生的内能Q =qm???????由题得：W=ηQ =ηqm 即???????m ==20kg???????20kg ＜32kg ，不需加油．11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?℃）5、解（1）8h 内太阳能热水器接收的太阳能??????Q=3×106J/（m 2?h ）×2.1m 2×8h=5.04×107J ??????8h 内太阳能热水器转变成水的内能??????Q 水=5.04×107J ×50%=2.52×107J??????水箱内水的质量m=150kg??????由Q=cm(t-t 0)得13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．真空管直径×长度（mm ） 70×1800 规格（支管） 15 外型尺寸（mm ） 1840×1597×1765 保温层（mm ） 60 水箱容量（L ） 150 采光面积（m 2） 2.1。