3.电动车是人们日常出行的代步工具之一,但使用过程中续航里程依旧是十分困扰的事情。创新小组设想:如果在电动车的前轮装一个发电机,可以一边行驶一边发电,同时给蓄电池充电,这样就可以带动后轮的电动机持续转动,从而实现无限行驶。你认为创新小组的设想能否实现? (选填“能”或“不能”),支持你的理由是。
【分析】电动车在前进时会消耗电能,电能转化为机械能。如果在电动车的前轮装一个发电机,一边行驶一边发电,一部分机械能会转化为电能;消耗的电能一部分转化为机械能,机械能的一部分转化为电能,所以消耗的电能要大于所发的电能,当蓄电池的电能消耗完毕后,电动车就不能前进了,所以创新小组的设想不能实现,理由是:违背了能量守恒定律。
【分析】电动车在前进时会消耗电能,电能转化为机械能。如果在电动车的前轮装一个发电机,一边行驶一边发电,一部分机械能会转化为电能;消耗的电能一部分转化为机械能,机械能的一部分转化为电能,所以消耗的电能要大于所发的电能,当蓄电池的电能消耗完毕后,电动车就不能前进了,所以创新小组的设想不能实现,理由是:违背了能量守恒定律。
答案
解:
不能
该设想违背了能量守恒定律,能量在多次转化的过程中不可避免地会有部分能量以内能等形式散失,存在能量损耗,消耗的总电能大于最终回收得到的可利用电能,蓄电池的能量最终会被完全消耗,无法维持电动车无限行驶。
不能
该设想违背了能量守恒定律,能量在多次转化的过程中不可避免地会有部分能量以内能等形式散失,存在能量损耗,消耗的总电能大于最终回收得到的可利用电能,蓄电池的能量最终会被完全消耗,无法维持电动车无限行驶。
4.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”取暖,其原理是以温度不高于$60\ ℃$的热水为热媒,在埋置于地板以下填充层中的管道内循环流动,加热整个地板,通过地面以热传递的方式向室内供热。
(1)若某房间一段时间内循环流动的水的质量为$1\ 200\ \mathrm{kg}$,进水温度为$55\ ℃$,出水温度为$40\ ℃$,则这段时间内水向外界放出多少热量?[水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$]
(2)若第(1)问中放出的热量由燃烧天然气获得,假设热效率为$90\%$,那么需要消耗多少立方米的天然气?(天然气的热值为$3.2×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$)
【分析】(1)这段时间内水向外界放出的热量为$Q_{放}=cm(t_0-t)=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)×1\ 200\ \mathrm{kg}×(55\ ℃-40\ ℃)=7.56×10^7\ \mathrm{J}$。
(2)根据题意可得,天然气需要放出的热量为$Q_{放}'=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^7\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$,根据$Q_{放}=Vq$,可得需要消耗天然气的体积为$V=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$。
(1)若某房间一段时间内循环流动的水的质量为$1\ 200\ \mathrm{kg}$,进水温度为$55\ ℃$,出水温度为$40\ ℃$,则这段时间内水向外界放出多少热量?[水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$]
(2)若第(1)问中放出的热量由燃烧天然气获得,假设热效率为$90\%$,那么需要消耗多少立方米的天然气?(天然气的热值为$3.2×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$)
【分析】(1)这段时间内水向外界放出的热量为$Q_{放}=cm(t_0-t)=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)×1\ 200\ \mathrm{kg}×(55\ ℃-40\ ℃)=7.56×10^7\ \mathrm{J}$。
(2)根据题意可得,天然气需要放出的热量为$Q_{放}'=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^7\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$,根据$Q_{放}=Vq$,可得需要消耗天然气的体积为$V=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3}=2.625\ \mathrm{m}^3$。
答案
解:
(1) 水向外界放出的热量:
$Q_{放}=cm(t_0-t)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg· ° C)}×1200\ \mathrm{kg}×(55°\mathrm{C}-40°\mathrm{C})=7.56×10^7\ \mathrm{J}$
(2) 由热效率公式$\eta=\frac{Q_{放}}{Q_{放}'}$可得,天然气完全燃烧需要放出的总热量:
$Q_{放}'=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^7\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$
由燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}'=Vq$可得,需要消耗天然气的体积:
$V=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=2.625\ \mathrm{m^3}$
答:(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^7\ \mathrm{J}$的热量;(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m^3}$的天然气。
(1) 水向外界放出的热量:
$Q_{放}=cm(t_0-t)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg· ° C)}×1200\ \mathrm{kg}×(55°\mathrm{C}-40°\mathrm{C})=7.56×10^7\ \mathrm{J}$
(2) 由热效率公式$\eta=\frac{Q_{放}}{Q_{放}'}$可得,天然气完全燃烧需要放出的总热量:
$Q_{放}'=\frac{Q_{放}}{\eta}=\frac{7.56×10^7\ \mathrm{J}}{90\%}=8.4×10^7\ \mathrm{J}$
由燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}'=Vq$可得,需要消耗天然气的体积:
$V=\frac{Q_{放}'}{q}=\frac{8.4×10^7\ \mathrm{J}}{3.2×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=2.625\ \mathrm{m^3}$
答:(1) 这段时间内水向外界放出$7.56×10^7\ \mathrm{J}$的热量;(2) 需要消耗$2.625\ \mathrm{m^3}$的天然气。
1.汽油的热值为$4.6× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$,现有汽油2 kg,选其中一半完全燃烧,剩余汽油的热值是
$4.6×10^7$
J/kg,物理意义是1 kg汽油完全燃烧放出的热量是$4.6×10^7$ J
。答案
1.$4.6×10^7$ 1 kg汽油完全燃烧放出的热量是$4.6×10^7$ J
2. 150 g的木炭完全燃烧可以放出$ 5.1×10^{6} J$的热量,则木炭的热值为
$3.4×10^7$
J/kg。答案
2.$3.4×10^7$
3.我国航天技术领先世界先进水平。
液态氢作为运载火箭的燃料,除了可以保护环境,还因为液态氢具有 (
A.较大的热值
B.较多的热量
C.较大的内能
D.较大的比热容
液态氢作为运载火箭的燃料,除了可以保护环境,还因为液态氢具有 (
A
)A.较大的热值
B.较多的热量
C.较大的内能
D.较大的比热容
答案
3.A
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