登录
【变式1】酒精燃烧时质量减少，热值
不变
（选填“变大”“变小”或“不变”）。已知酒精的热值为$3× 10^{7}\ \mathrm{J/kg}$，则完全燃烧2.1 kg的酒精可以释放$6.3×10^7$
J的热量。答案
不变 $6.3×10^7$
[解析]热值是燃料本身的一种特性,与质量无关,所以酒精在燃烧的过程中虽然质量减小,但热值不变;完全燃烧2.1 kg的酒精释放的热量$Q_{放}=mq=2.1\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.3×10^7\ \mathrm{J}$。
[解析]热值是燃料本身的一种特性,与质量无关,所以酒精在燃烧的过程中虽然质量减小,但热值不变;完全燃烧2.1 kg的酒精释放的热量$Q_{放}=mq=2.1\ \mathrm{kg}×3×10^7\ \mathrm{J/kg}=6.3×10^7\ \mathrm{J}$。
【典例2】小强同学家里有一个容积为5 L的水壶，水壶里装有3.5 kg、初温为50 ℃的水，他用家里的液化气炉具把水加热到70 ℃。已知$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg•℃})$，液化气的热值$q=4.9×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$。
(1)烧水过程中水吸收了多少热量？
(2)若实际使用了0.02 m³的液化气，则该液化气炉具的效率是多少？
[规范答题]解:(1)水吸收的热量
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg•℃})×3.5\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-50\ ℃)=2.94×10^{5}\ \mathrm{J}$
(2)0.02 m³液化气完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=qV=4.9×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3×0.02\ \mathrm{m}^3=9.8×10^{5}\ \mathrm{J}$
液化气炉具的效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}=\frac{2.94×10^{5}\ \mathrm{J}}{9.8×10^{5}\ \mathrm{J}}=30\%$
答:(1)烧水过程中水吸收的热量为$2.94×10^{5}\ \mathrm{J}$。
(2)若实际使用了0.02 m³的液化气，则该液化气炉具的效率是30%。
(1)烧水过程中水吸收了多少热量？
(2)若实际使用了0.02 m³的液化气，则该液化气炉具的效率是多少？
[规范答题]解:(1)水吸收的热量
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg•℃})×3.5\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-50\ ℃)=2.94×10^{5}\ \mathrm{J}$
(2)0.02 m³液化气完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=qV=4.9×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3×0.02\ \mathrm{m}^3=9.8×10^{5}\ \mathrm{J}$
液化气炉具的效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}=\frac{2.94×10^{5}\ \mathrm{J}}{9.8×10^{5}\ \mathrm{J}}=30\%$
答:(1)烧水过程中水吸收的热量为$2.94×10^{5}\ \mathrm{J}$。
(2)若实际使用了0.02 m³的液化气，则该液化气炉具的效率是30%。
答案
解：(1) 水吸收的热量
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)} × 3.5\ \mathrm{kg} × (70°\mathrm{C}-50°\mathrm{C})=2.94×10^5\ \mathrm{J}$
(2) $0.02\ \mathrm{m^3}$液化气完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=qV=4.9×10^7\ \mathrm{J/m^3} × 0.02\ \mathrm{m^3}=9.8×10^5\ \mathrm{J}$
液化气炉具的效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{2.94×10^5\ \mathrm{J}}{9.8×10^5\ \mathrm{J}}=30\%$
答：(1) 烧水过程中水吸收的热量为$2.94×10^5\ \mathrm{J}$。
(2) 该液化气炉具的效率是30%。
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)} × 3.5\ \mathrm{kg} × (70°\mathrm{C}-50°\mathrm{C})=2.94×10^5\ \mathrm{J}$
(2) $0.02\ \mathrm{m^3}$液化气完全燃烧放出的热量
$Q_{\mathrm{放}}=qV=4.9×10^7\ \mathrm{J/m^3} × 0.02\ \mathrm{m^3}=9.8×10^5\ \mathrm{J}$
液化气炉具的效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}=\frac{2.94×10^5\ \mathrm{J}}{9.8×10^5\ \mathrm{J}}=30\%$
答：(1) 烧水过程中水吸收的热量为$2.94×10^5\ \mathrm{J}$。
(2) 该液化气炉具的效率是30%。
【变式2】中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1 kg水，测得水的初温为$31\ \mathrm{℃}$，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30 g。
已知实验时气压为标准大气压，$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，用该装置加热水的效率为42%。求：
(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量；
(2)该液态燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1 kg水，测得水的初温为$31\ \mathrm{℃}$，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30 g。
已知实验时气压为标准大气压，$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$，用该装置加热水的效率为42%。求：
(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量；
(2)该液态燃料的热值。
答案
解:(1)水吸收的热量
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(100\ \mathrm{℃}-31\ \mathrm{℃})=2.898×10^5\ \mathrm{J}$
(2)由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$可得,液态燃料燃烧放出的热量
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.898×10^5\ \mathrm{J}}{42\%}=6.9×10^5\ \mathrm{J}$
根据$Q_{放}=mq$可得,该液态燃料的热值
$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{6.9×10^5\mathrm{J}}{0.03\ \mathrm{kg}}=2.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$
答:(1)此过程中,烧杯内水吸收的热量为$2.898×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)该液态燃料的热值为$2.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(100\ \mathrm{℃}-31\ \mathrm{℃})=2.898×10^5\ \mathrm{J}$
(2)由$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$可得,液态燃料燃烧放出的热量
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.898×10^5\ \mathrm{J}}{42\%}=6.9×10^5\ \mathrm{J}$
根据$Q_{放}=mq$可得,该液态燃料的热值
$q=\frac{Q_{放}}{m}=\frac{6.9×10^5\mathrm{J}}{0.03\ \mathrm{kg}}=2.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$
答:(1)此过程中,烧杯内水吸收的热量为$2.898×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)该液态燃料的热值为$2.3×10^7\ \mathrm{J/kg}$。
