例2 一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫做该晶体的熔化热,用字母λ表示。在1个标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将50 g初温为0℃的冰全部熔化为0℃的水,共燃烧14 g酒精,酒精的热值为$3×10^7$ J/kg。求:
(1)冰熔化过程中吸收的热量;
(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$。
解析 (1)14 g酒精完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7$ J/kg ×$14×10^{-3}$ kg = $4.2×10^5$ J,冰熔化过程中吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}×η=4.2×10^5$ J ×40% = $1.68×10^5$ J。
(2)在1个标准大气压下,冰的熔化热$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m}=\frac{1.68×10^5 J}{0.05 kg}=3.36×10^6$ J/kg。
(1)冰熔化过程中吸收的热量;
(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$。
解析 (1)14 g酒精完全燃烧放出的热量为$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7$ J/kg ×$14×10^{-3}$ kg = $4.2×10^5$ J,冰熔化过程中吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}×η=4.2×10^5$ J ×40% = $1.68×10^5$ J。
(2)在1个标准大气压下,冰的熔化热$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m}=\frac{1.68×10^5 J}{0.05 kg}=3.36×10^6$ J/kg。
答案
解:
(1)酒精的质量$m_{酒精}=14\ \mathrm{g}=14×10^{-3}\ \mathrm{kg}$,
14g酒精完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7\ \mathrm{J/kg} × 14×10^{-3}\ \mathrm{kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$,
由热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$可得,冰熔化过程中吸收的热量:
$Q_{吸}=Q_{放}·\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J} × 40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)冰的质量$m_{冰}=50\ \mathrm{g}=0.05\ \mathrm{kg}$,
根据熔化热的定义,1个标准大气压下冰的熔化热:
$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.05\ \mathrm{kg}}=3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
答:(1)冰熔化过程中吸收的热量为$1.68×10^5\ \mathrm{J}$;(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$为$3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
(1)酒精的质量$m_{酒精}=14\ \mathrm{g}=14×10^{-3}\ \mathrm{kg}$,
14g酒精完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7\ \mathrm{J/kg} × 14×10^{-3}\ \mathrm{kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$,
由热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$可得,冰熔化过程中吸收的热量:
$Q_{吸}=Q_{放}·\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J} × 40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)冰的质量$m_{冰}=50\ \mathrm{g}=0.05\ \mathrm{kg}$,
根据熔化热的定义,1个标准大气压下冰的熔化热:
$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.05\ \mathrm{kg}}=3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
答:(1)冰熔化过程中吸收的热量为$1.68×10^5\ \mathrm{J}$;(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$为$3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$。
解析
【分析】
这道题需分两步求解,核心是利用热值、热效率公式及熔化热的定义解题。思路:①先将酒精质量单位换算为kg,根据热值公式算出14g酒精完全燃烧放出的总热量;②结合酒精炉的热效率,求出冰熔化吸收的热量;③再根据熔化热的定义(熔化热是晶体熔化吸收的热量与质量之比),用冰吸收的热量除以冰的质量(注意单位换算),得到冰的熔化热。
【解析】
(1)单位换算:酒精的质量$m_{酒精}=14\ \mathrm{g}=14×10^{-3}\ \mathrm{kg}$,根据热值公式,14g酒精完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7\ \mathrm{J/kg} × 14×10^{-3}\ \mathrm{kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$
已知热效率$\eta=40\%$,由热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,得冰熔化吸收的热量:
$Q_{吸}=Q_{放}·\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J} × 40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$
(2)单位换算:冰的质量$m_{冰}=50\ \mathrm{g}=0.05\ \mathrm{kg}$,根据熔化热定义,冰的熔化热:
$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.05\ \mathrm{kg}}=3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$
【答案】
(1)冰熔化过程中吸收的热量为$1.68×10^5\ \mathrm{J}$;(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$为$3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$
【知识点】
热值计算、热效率、熔化热
【点评】
本题是结合新定义的热量基础计算题,考查对热值、热效率公式的应用及熔化热概念的理解,解题关键是单位换算和公式的正确运用,难度较低,适合巩固热量相关基础知识点。
【难度系数】
0.7
这道题需分两步求解,核心是利用热值、热效率公式及熔化热的定义解题。思路:①先将酒精质量单位换算为kg,根据热值公式算出14g酒精完全燃烧放出的总热量;②结合酒精炉的热效率,求出冰熔化吸收的热量;③再根据熔化热的定义(熔化热是晶体熔化吸收的热量与质量之比),用冰吸收的热量除以冰的质量(注意单位换算),得到冰的熔化热。
【解析】
(1)单位换算:酒精的质量$m_{酒精}=14\ \mathrm{g}=14×10^{-3}\ \mathrm{kg}$,根据热值公式,14g酒精完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=q_{酒精}m_{酒精}=3×10^7\ \mathrm{J/kg} × 14×10^{-3}\ \mathrm{kg}=4.2×10^5\ \mathrm{J}$
已知热效率$\eta=40\%$,由热效率公式$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$,得冰熔化吸收的热量:
$Q_{吸}=Q_{放}·\eta=4.2×10^5\ \mathrm{J} × 40\% =1.68×10^5\ \mathrm{J}$
(2)单位换算:冰的质量$m_{冰}=50\ \mathrm{g}=0.05\ \mathrm{kg}$,根据熔化热定义,冰的熔化热:
$λ_{冰}=\frac{Q_{吸}}{m_{冰}}=\frac{1.68×10^5\ \mathrm{J}}{0.05\ \mathrm{kg}}=3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$
【答案】
(1)冰熔化过程中吸收的热量为$1.68×10^5\ \mathrm{J}$;(2)1个标准大气压下冰的熔化热$λ_{冰}$为$3.36×10^6\ \mathrm{J/kg}$
【知识点】
热值计算、热效率、熔化热
【点评】
本题是结合新定义的热量基础计算题,考查对热值、热效率公式的应用及熔化热概念的理解,解题关键是单位换算和公式的正确运用,难度较低,适合巩固热量相关基础知识点。
【难度系数】
0.7
1. 热量是描述和量度物体在热传递过程中
内能
改变的多少的物理量,它的单位是焦耳(J)
。答案
1. 内能 焦耳(J)
解析
【分析】
要解决这道题,需回忆热量的物理定义和单位:热量是热传递过程中转移的能量形式,对应的是物体内能的改变量,其单位是国际单位制中的焦耳,属于基础识记类知识点。
【解析】
根据热量的定义:热量是描述和量度物体在热传递过程中内能改变的多少的物理量;热量的单位是焦耳,符号为J。因此第一空填内能,第二空填焦耳(J)。
【答案】
内能 焦耳(J)
【知识点】
热量的概念、热量的单位
【点评】
本题考查初中物理热量的基础概念,属于识记类题目,难度较低,需准确掌握相关定义与单位。
【难度系数】
0.8
要解决这道题,需回忆热量的物理定义和单位:热量是热传递过程中转移的能量形式,对应的是物体内能的改变量,其单位是国际单位制中的焦耳,属于基础识记类知识点。
【解析】
根据热量的定义:热量是描述和量度物体在热传递过程中内能改变的多少的物理量;热量的单位是焦耳,符号为J。因此第一空填内能,第二空填焦耳(J)。
【答案】
内能 焦耳(J)
【知识点】
热量的概念、热量的单位
【点评】
本题考查初中物理热量的基础概念,属于识记类题目,难度较低,需准确掌握相关定义与单位。
【难度系数】
0.8
2. 物体吸收或放出的热量跟
物体的质量
和温度变化
有关。当质量一定时,物体放出的热量跟降低的温度成正比
;当降低的温度相同时,物体放出的热量跟它的质量成正比
。答案
2. 物体的质量 温度变化 成正比 成正比
解析
【分析】
要解决本题,需回忆物体吸放热的计算公式Q=cmΔt(Q表示热量,c表示比热容,m表示质量,Δt表示温度变化量)。从公式可知,热量Q由质量m和温度变化Δt共同决定,因此物体吸放热与这两个因素有关。进一步分析:当质量m一定时,比热容c不变,热量Q与温度变化Δt成正比;当温度变化Δt一定时,热量Q与质量m成正比,据此可填写各空。
【解析】
根据热量计算公式Q=cmΔt,物体吸收或放出的热量与物体的质量、温度变化有关。当质量一定时,比热容c为定值,放出的热量Q与降低的温度Δt成正比;当降低的温度相同时,比热容c为定值,放出的热量Q与物体的质量m成正比。
【答案】
物体的质量 温度变化 成正比 成正比
【知识点】
热量的影响因素、热量与质量的关系、热量与温度变化的关系
【点评】
本题考查物体吸放热的影响因素,核心是利用热量公式Q=cmΔt分析各物理量的比例关系,属于初中物理热学部分的基础概念题,难度较低,需学生牢记热量公式及各物理量的关联。
【难度系数】
0.7
要解决本题,需回忆物体吸放热的计算公式Q=cmΔt(Q表示热量,c表示比热容,m表示质量,Δt表示温度变化量)。从公式可知,热量Q由质量m和温度变化Δt共同决定,因此物体吸放热与这两个因素有关。进一步分析:当质量m一定时,比热容c不变,热量Q与温度变化Δt成正比;当温度变化Δt一定时,热量Q与质量m成正比,据此可填写各空。
【解析】
根据热量计算公式Q=cmΔt,物体吸收或放出的热量与物体的质量、温度变化有关。当质量一定时,比热容c为定值,放出的热量Q与降低的温度Δt成正比;当降低的温度相同时,比热容c为定值,放出的热量Q与物体的质量m成正比。
【答案】
物体的质量 温度变化 成正比 成正比
【知识点】
热量的影响因素、热量与质量的关系、热量与温度变化的关系
【点评】
本题考查物体吸放热的影响因素,核心是利用热量公式Q=cmΔt分析各物理量的比例关系,属于初中物理热学部分的基础概念题,难度较低,需学生牢记热量公式及各物理量的关联。
【难度系数】
0.7
3. 木炭的热值为$3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}$,它表示的物理意义是
质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7 J$
。答案
3. 质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7 J$
解析
【分析】
要明确热值的物理意义需紧扣其定义:热值是描述燃料放热本领的物理量,对于固体燃料,热值单位为J/kg,其物理意义是单位质量的该燃料完全燃烧时放出的热量,需注意“单位质量”“完全燃烧”两个关键要素,结合题目中木炭的热值数值即可推导答案。
【解析】
根据热值的定义:单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫做这种燃料的热值。已知木炭的热值为$3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}$,因此其物理意义为:质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7\ \mathrm{J}$
【知识点】
热值的物理意义、燃料的热值
【点评】
本题为初中热学基础概念题,直接考查对热值物理意义的识记,解题关键是牢记热值定义中的核心要素,难度较低,属于易得分的基础考点。
【难度系数】
0.8
要明确热值的物理意义需紧扣其定义:热值是描述燃料放热本领的物理量,对于固体燃料,热值单位为J/kg,其物理意义是单位质量的该燃料完全燃烧时放出的热量,需注意“单位质量”“完全燃烧”两个关键要素,结合题目中木炭的热值数值即可推导答案。
【解析】
根据热值的定义:单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫做这种燃料的热值。已知木炭的热值为$3.4×10^7\ \mathrm{J/kg}$,因此其物理意义为:质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7\ \mathrm{J}$。
【答案】
质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为$3.4×10^7\ \mathrm{J}$
【知识点】
热值的物理意义、燃料的热值
【点评】
本题为初中热学基础概念题,直接考查对热值物理意义的识记,解题关键是牢记热值定义中的核心要素,难度较低,属于易得分的基础考点。
【难度系数】
0.8
4. 小轩的爸爸在一次长跑后,身体消耗的能量为$6.6× 10^{6}\ \mathrm{J}$,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴释放的热量,则干木柴的热值为
$1.2×10^7$
J/kg。如果将这些干木柴用掉一半,干木柴的热值将变为$1.2×10^7$
J/kg。答案
4. $1.2×10^7$ $1.2×10^7$
解析
【分析】
本题需利用热值公式计算干木柴的热值,同时明确热值是燃料的固有特性,与质量无关。首先根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$变形得到热值计算公式,代入已知能量和干木柴质量算出热值;再依据热值的特性,判断干木柴用掉一半后的热值变化。
【解析】
1. 计算干木柴的热值:
已知干木柴完全燃烧释放的热量$Q_{放}=6.6×10^6\ \mathrm{J}$,质量$m=0.55\ \mathrm{kg}$,根据热值公式$Q_{放}=mq$,变形得:
$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{6.6×10^6\ \mathrm{J}}{0.55\ \mathrm{kg}}=1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
2. 判断热值变化:
热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积等无关,因此将干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值不变,仍为$1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
【答案】
$1.2×10^7$;$1.2×10^7$
【知识点】
燃料的热值、热值的特性
【点评】
本题考查热值的计算及特性,属于基础知识点应用,解题关键是牢记热值公式和其特性,难度较低。
【难度系数】
0.8
本题需利用热值公式计算干木柴的热值,同时明确热值是燃料的固有特性,与质量无关。首先根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$变形得到热值计算公式,代入已知能量和干木柴质量算出热值;再依据热值的特性,判断干木柴用掉一半后的热值变化。
【解析】
1. 计算干木柴的热值:
已知干木柴完全燃烧释放的热量$Q_{放}=6.6×10^6\ \mathrm{J}$,质量$m=0.55\ \mathrm{kg}$,根据热值公式$Q_{放}=mq$,变形得:
$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{6.6×10^6\ \mathrm{J}}{0.55\ \mathrm{kg}}=1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
2. 判断热值变化:
热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积等无关,因此将干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值不变,仍为$1.2×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
【答案】
$1.2×10^7$;$1.2×10^7$
【知识点】
燃料的热值、热值的特性
【点评】
本题考查热值的计算及特性,属于基础知识点应用,解题关键是牢记热值公式和其特性,难度较低。
【难度系数】
0.8
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