热学计算专题

1热学计算专题1.某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。他们用酒精灯给100g初温20℃的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg。求：（1）此过程中水吸收的热量；（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；（3）酒精灯烧水时的热效率。2.把质量为220克的金属块放到500克沸水中加热到100℃，然后放入440克10℃的水中，热平衡后水的温度是25℃，求该金属的比热（有30%的热量损失）3.天然气灶使用方便、经济环保．如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3kg、温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min，已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.5×107J/m3．求：（1）水吸收的热量；（2）若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气．4.“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源．可燃冰的主要成份是甲烷，1m3可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水，已知甲烷气体的热值为3.6×107J/m3．绵阳市100路公交车，使用天然液化气为燃料，这种燃料的主要成份就是甲烷．如果100路公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍．求：(1)公交车满载时受到的阻力；(2)这段时间内发动机的实际功率；(3)这段时间内发动机的效率。25.某单缸四冲程汽油杨的气缸活塞面积为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9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油8g；汽油的热值为4.6×107J/kg。求：（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（2）汽油机的功率；（3）该汽油机的效率。6.小明是个很善于把物理知识应用于实际的同学，最近他家中新安装了天然气热水器，如图所示。小明仔细观察了包装箱、热水器铭牌，获得了以下信息：①包装箱及热水器的总质量为16kg；②“堆码层数极限”标志数为11，即该包装箱在仓储时从地面开始，平放时最大堆放层数是11层，超过则可能把最底层的包装箱压坏；③根据包装箱尺寸计算出平放时的底面积为0.4m2；④热效率为87%。表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有87%的转化为水的内能；⑤加热模式为“即热式”。即用热水器给水加热时，只要接通开关让自来水流过热水器，流出的水即可达到设定的水温。水明想估测该热水器的实际热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他接通热水器工作开关，当流出40kg热水时，让热水器停止工作。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出的热水温度为40℃，观察天然气表得知共用了0.15m3的天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容4.2×103J/(kg·℃),g取10N/kg。请帮小明解答下列问题：（1）若在仓储时堆码层达到了极限11层，则最下层的包装箱承受的压强是多大？（2）小明在估测过程中，①流过热水器的水吸收的热量是多少？②天然气完全燃烧释放的热量是多少？（3）该热水器的实际效率是多少？7.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v-t图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m。求：(1)在0～20s内汽车的平均速度；(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N那么在10～20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？(3)若发动机的转化效率为30%，则0～20s内燃烧了多少千克汽油？(已知汽油的热值大约为5×107J/kg)。38.仙海湖景区推出了“山水一体游”项目，购进一批旅游观光艇(如图)，其部分技术参数如下表。(取g＝10N/kg，q柴油＝4.5×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3)。求：(1)观光艇以最大航速行驶2小时的路程是多少？(2)假设每位乘客平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，所受浮力是多少？(3)观光艇以最大航速匀速行驶时，受到水的平均阻力是多少？(4)若这次航行消耗柴油30L，则柴油发动机的效率为多大？9.随着汽油税费改革，汽车已经走进我们的家庭．小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。（1）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有195kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2m2，试求轿车对地面的压强。（2）在设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也是考虑发动机的冷却问题。为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。在发动机的冷却系统中共有5kg的水，在冷却过程中水温升高了50℃，所吸收的热量是多少？（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示．则轿车运动过程中受到的阻力是多少？（4）汽油在汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机的输出功率是90kW，则此汽车发动机的效率是多少？商品名称XX观光艇空船质量1100kg发动机最大输出功率45kW最大载人数量15人最大航速36km/h410.太阳能热水器有经济、安全、卫生、环保、节能等优点．如图为市面上的一种太阳能热水器的示意图，该热水器的集热器的有效采光面积为3m2，设太阳能热水器的效率为30%，热水器每平方米面积在每秒钟内接收太阳辐射能量为1.4×103J，即P0=1.4×103J/（m2·s）．假设太阳光一直照射集热器，不考虑天气影响，每天以8h计算，能够使体积为200L水从20℃升高到60℃，求：（1）这些水吸收的热量【水的比热容C=4.2×103J/（kg·℃）】（2）该太阳能热水器的效率多大？11.我国南海海底存储着丰富的”可燃冰“资源．可燃冰被视为21世纪新型绿色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水．已知甲烷气体的热值是3.6×107J/m3．我市公交车以天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷．如果一辆公交车满载乘客时总质量是6000kg，那么1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min．匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍．求：（1）公交车满载乘客时的重力；（g=10N/kg）（2）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；（3）1m3的可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧所产生的能量能将多少千克的水从20°C加热到沸腾．（标准大气压，c水=4.2×103J/（kg•°C），结果保留整数）（4）这段时间内公交车发动机的效率是多大？12.可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，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•℃），天然气的热值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．