加热的效率计算--吕

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2021年01月03日 11:54
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2021年1月3日发(作者:余集)



加热效率的问题 --吕
1、天然气灶烧水,燃烧0.5m的天然气,使100kg的水从20℃升高到70℃.已知水 的比热容为C=4.2×10J
(kg•℃),天然气的热值为q=7.0×10Jm.求:
(1)0.5m天然气完全燃烧放出的热量Q

.(2)水吸收的热量Q

. (3)燃气灶的效率η.






2、小星家的太阳能热水器,水箱容积是200L。小星进行了一次观察活动:某天早 上,他用温度 计测得自来
水的温度为20℃,然后给热水器水箱送满水,中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为4 5℃。请你求解下列
问题:(1)水吸收的热量;【c

=4.2×10J/(kg· ℃)】
(2)如果水吸收的这些热量,由燃烧天然气来提供,而燃气灶的效率为40%,求至少需要燃 烧多少天然气?
(天然气的热值为
q
=3.5×10J/kg)







3、小明家煮饭、烧水使用的是管道天然气,已知天然气的热值为4.5×107 J/m3,放出的热量有50%被有效
利用,现要将初温为25 ℃的水加热到100 ℃,需要完全燃烧0.03 m3的天然气,则能加热水的质量为多少?[c
水=4.2×103 J/(kg·℃)]







4 、小亮家有一个容积为2L的水壶,水壶里装有初温为25℃的水,在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进< br>行加热。[已知天然气的热值q=8.4×10Jm,水的比热容 c

=4.2×10J(kg•℃)]求:
(1)烧开1L水,水需要吸收多少热量?
(2)若天然气炉具的效率是30%,则烧开1L水需要完全燃烧多少m的天然气?







3
733
7
3
3
73
33


5、某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10k g的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化
的图线.若在6min内完全燃烧了 2kg的煤,水的比热容为4.2×10J(kg•℃),煤的热值约为3×10Jkg.求:
(1) 煤完全燃烧产生的热量;(2)经过6min时间加热,水所吸收的热量;(3)煤炉烧水时的热效率.
37

3
6、小明学习了热学的有关知识后,知道水的比热容是4.2×10 J(kg·℃),他想估算一下自己家每天烧水做饭
需要的热量。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮 饭、炒菜需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每
天将30kg、20℃的水烧开。
⑴小明家每天烧水做饭需要多少热量?
⑵如果普通煤的热值为3×10Jkg,从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤?
⑶小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤,按每块蜂窝煤含煤0.5kg算,他家每天实际用煤2kg,由此小 明计
算出他家煤炉的效率只有16.5%。你认为小明家煤炉效率低的原因是什么?
⑷从大的方面讲,家用煤除了热效率低、浪费能源的缺点外,另一个主要缺点是什么?





7、太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一.某品 牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×10J的太阳能,
在5小时的有效照射时间内,将热水器中质量 为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃.求:
(1)热水器中的水吸收的热量Q;[水的比热容C=4.2×10J(kg.℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E;(3)热水器的效率η;
(4)若改用煤气来加热 这些水,需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值q=4.2×10Jkg,假设煤气燃烧放出
的热量 全部被水吸收)






8、某团队在海拔 3000多米高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时,
共消 耗了5kg的干木柴,已知水的比热容为4.2×10J(kg.℃),干木柴的热值为1.2×10Jkg)。 求:
(1)干木柴完全燃烧放出的热量。(2)水吸收的热量。(3)铁锅烧水的的效率。
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软,为什< br>么?



37
7
3
6
7


参考答案
1、解:(1)天然气完全燃烧放出的热量:
Q

=Vq=0.5m×7.0×10Jm=3.5×10J.
(2)水吸 收的热量:Q

=cm(t﹣t
0
)=4.2×10J(kg•℃)×100 kg×(70℃﹣20℃)=2.1×10J.
37
3737
(3)燃气灶的效率:η=×100%=×100%=60%.
2、解:热水器中水的质量
-------------------1分
水吸收的热量
Q

=
cm

(t-t
0
)
=4.2×10
3
J(kg.℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×1 0
7
J --2分
天燃气燃烧放出的热量


----------------------------------------1分


-------------------------2分
3、解:水吸收的热量为Q吸= c水m水(t-t0),又因为天然气完全燃烧放出的热量为Q放=,由题意可知:Q
吸=ηQ放=ηq V,则有:c水m水(t—t0)=ηqV,所需水的质量为:m水== kg≈2.14 kg。
4、解:(1)由题意可知水的体积V

=1L=1×10m
-33
m



V

=1.0×10kgm×1×10m=1 kg...........................(1分)

t

t
0

5
33-33
一标准大气压下水的沸点是100℃
水吸收的热量:Q

=
c

3

= 4.2×10J(kg•℃)×1kg×(100℃-25℃)= 3.15×10J.......(2分)
(2)
由得.....................(2分)

3
=
77
.(2分)
6
5、 解:(1)煤完全燃烧产生的热量Q

=mq=2kg×3×10Jkg=6×10J; (2)Q

=cm(t﹣t
0
)=4.2×10J(kg•℃)×10k g×(80℃﹣20℃)=2.52×10J;
(3)煤炉烧水时的热效率η=
7
×100%=×100%=4.2%.
6、⑴1.008×10 J;⑵0.336kg;⑶小明家煤炉效率低的原因是:一方面煤不能完全燃 烧,另一方面煤燃烧放
出的热量不能被水完全吸收,大部分的热量散失掉了。
⑷煤在燃烧过程中产生废渣、废气,造成环境污染。
详解:利用
Q

=
cm△t

Q
=
mq
等公式进行计算,熟悉相关计算公 式是解题的关键。
⑴小明家每天烧水做饭需要的热量即是水升温吸收的热量
Q

= c

m

(t-t
0
)
=4.2×10J(kg·℃)×30 kg×
(100℃-20℃)=1.008×10 J。
7
3


⑵小明家每天烧水做饭需要的能量需要煤燃烧放出,即
Q

= Q

=1.008×10J则需要的煤的质量为
m=Q

q
=1.008
×10J3×10Jkg=0.336kg。
⑶小明家煤炉效率低的原因是:一方面煤不能完全燃烧 ,另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收,大部
分的热量散失掉了。
⑷煤在燃烧过程中产生废渣、废气,造成环境污染。
7、(1)8.4×10J
(2)2.1×10J
(3)40%
(4)0.2kg
8、解:(1)干木柴完全燃烧放出的热


Q放=mq=5kg×1.2×10Jkg=6×10J„„„„„„„(3分)
(2)水的质量m=ρV=2×10m3×1.0×10kgm=2kg„„„„„„„(2分)
水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t
0

=4.2×10J(kg•℃ )×2kg×(85℃-10℃)=6.3×10J„„„„„„„(2分)
(3)η=Q吸/Q放× 100%=6.3×10J/6×10J×100%=1.05%.„„„„„„„(3分)
(4)水 沸腾了很长时间马铃薯还是煮不软,这是因为海拔高度越高,气压越低,气压低,沸点降低,所以不易
把 马铃薯煮软.„„„„„„„(2分)
57
35
-333
77
7
6
77
7

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