專題初中物理熱學計算題解題規(guī)律與思維方法

1、專題四、初中物理熱學計算題解題規(guī)律與思維方法一、利用熱量公式解決計算題的策略1 .靈活運用熱量公式及其變形公式(1)物體溫度升高吸熱公式為Q®=cm(t-to)(2)物體溫度降低的放熱公式為Q放=cm(to-t)(3)燃料完全燃燒放出的熱量公式為Q放=mq2 .各個公式中字母的含義(1)在公式Q吸=cm(t-to)中，to指物體原來的溫度，單位是C,t指物體升高后的溫度，單位是C,m是指物體的質量，單位是kg,c是指物體的物質比熱容，單位是J/(kg?C),Q吸是物體溫度升高所吸收的熱量，單位是Jo(2)在公式Q*cm(to-t)中，to指物體原來的溫度，單位是C,t指物體降低后的溫

2、度，單位是C,m是指物體的質量，單位是kg,c是指物體的物質比熱容，單位是J/(kg?C),Q放是物體溫度降低所放出的熱量，單位是Jo(3)在Q放=mq中，rnq、Q放=分別表示燃料的質量、熱值、燃料完全燃燒放出的熱量。3 .c水=4.2x103J/(kg?C)和q煤氣=4.2x107J/kg的物理含義c水=4.2x103J/(kg?C)表示1kg的水，溫度升高或者降低1C,所吸收或者放出的熱一、，3量為4.2X10Jq煤氣=4.2x107J/kg表示1kg的煤氣完全燃燒，放出的熱量是4.2X107JO4 .熱量計算?？键c透析考點1:物體吸收或放出熱量的公式計算物體吸收熱量的公式為：Q

3、4;=cm(t-t0)=cmdt。計算物體放出熱量的公式為：Q放=cm10-1)=cmdt。其中，Q吸表示吸收熱量，單位是J;c表示物體比熱容，單位是J/(kgC)；m表示質量，單位是kg；t。表示物體初始溫度，單位是C；t表示物體后來的溫度，單位是C。Nt=t-t。表示物體升高了的溫度。力t=t0-1,表示物理降低了的溫度?？键c2：燃料完全燃燒放出熱量的公式燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq>氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導過程如下：說明：中的公式對固體、液體、氣體、均適用。只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。其中，Q放表示燃料完全燃

4、燒放出的熱量，單位是J;q表示燃料的熱值，單位是J/kg;m表示質量，單位是kg。V表示體積，單位是m3。考點3:熱平衡方程熱平衡方程為：Q放=Q吸。高溫物體和低溫物體混合達到熱平衡時，高溫物體溫度降低放出的熱量等于低溫物體溫度升高吸收的熱量。這時Q放=cim(3i-t),Q吸=c2ml(t-t02)。燃料完全燃燒放出的熱量等于另外物體吸收的熱量。這時Q放=qm,或者Q放=qV,Q®=cm(t-10)o電熱器通電流放出的熱量等于另外物體吸收的熱量，這時Q放=I2Rt(焦耳定律公式)，Q®=cn(t-t0)0利用熱平衡方程可以求解很多問題，有時結合比例式，解題更簡單。考點4:

5、熱效率公式(1)熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發(fā)動機的效率、飛機發(fā)動機的效率、輪船發(fā)動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：Y=0Q放(2)爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q)-Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q*Q/則刀=正。Q總(3)電熱水器的效率：電熱絲所產生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，wQ吸，則一"Q總5.初中物理熱學計算題的解題基本策略首先閱題、思題，找出物體原來的溫度to和升高到的溫度(或降低到的溫度)t,看看物體的質量m是多少，查查物質的比熱容是多少，或者對常見

6、的物質(如水)的比熱容記住即可，有時題中或試卷前給出。對這些物理量做到心中有數(shù)。然后對物體溫度升高的情況，可用公式Q吸=cm(t-t。)列出方程，代入數(shù)值和單位求出物體應吸收的熱量；對物體溫度降低的情況，可用公式Q放=cm(to-t)列出方程，代入數(shù)值和單位求出物體應放出的熱量。對于燃料燃燒的問題，用公式Q*mq求解燃料燃燒放出的熱量。(1)如果題中物體吸熱的多少是由電阻放熱提供，那么放出的熱量可用焦耳定律Q放=I2Rt求出，利用Q®=Q放建立方程，將把電學量與熱學量緊密聯(lián)系起來。(2)如果題中物體吸熱只吸收了電阻放熱的80%則可列方程Q吸=80%Q,所求量一定在此方程中，用電器的效

7、率問題也可迎刃而解。(3)如果物體吸收的熱量完全由另外燃料燃燒獲得，則可用Q«M=cm(t-to)和Q放=mqM合Q®=Q放來求出所要的物理量。(4)如果物體吸收的熱量只吸U了燃料完全燃燒的80%則可列方程Q吸=80%Q,燃料的熱效率問題也可迎刃而解。(5)其它方面與熱有關的問題按以上思路都會找到解題技巧。注意：在計算時，題中各個物理量要一一對應，并且都要化為國際單位。5.例題及其解析【例題1】質量為0.5kg的水，吸收了8.4x104J的熱量后，溫度升高到60C,則水原來的溫度是多少C?答案：20.解析：知道水的質量、水的比熱容、水的末溫和水吸收的熱量，利用吸熱公式Q&#

8、174;=cmAt的變形公式求水的原來的溫度.由Q®=cmAt可得，水升高的溫度：t=匕'=一=40C,cm4.2Xi03J/(kg-)X0,5kg因為t=tt0,所以水原來的溫度：t0=t-t=60C-40c=20C.【例題2】用煤氣灶燒水時，燃燒1kg的煤氣，使100kg的水從20c升高到70C,則水吸收的熱量是J,煤氣完全燃燒放出的熱量是J(q煤氣=4.2x107J/kg)答案：2.1X107；4.2X107.解析：知道水的質量、水的比熱容和水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；知道煤氣的質量和煤氣的熱值，利用Q放=mq計算煤氣完全燃燒放出的熱量.(1)水吸收的熱

9、量：Q吸=cAt3=4.2X10J/(kg?C)x100kgx(70C-20C)=2.1X107J；(2)1kg煤氣完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=1kgx4.2x107J/kg=4.2x107J【例題3】菜油最適宜的烹飪溫度在150c至180c之間.用天然氣將質量為0.02kg的菜油從室溫20c加熱到170C,天然氣燃燒釋放出的熱量有60菜油吸收.則菜油吸收了J熱量，燃燒了mf的天然氣.(取c菜油=2.0X103J/(kg?C),天然氣的熱值為4X107J/m3)答案：6X103;2.5X104.解析：本題考查了學生對吸熱公式、燃料燃燒放熱公式的掌握和運用，因條件已給出，難度不大.知道菜油的

10、質量、比熱容和菜油的初溫和末溫，利用吸熱公式求菜油吸收的熱量；知道效率，利用效率公式可以求出天然氣放出的熱量，根據(jù)公式Q=Vq求出體積.菜油吸收的熱量：3Q吸=c菜油m(t3)=2X10J/(kg?C)x0.02kgx(170C20C)=6000J;天然氣燃燒釋放出的熱量有60眼菜油吸收，則天然氣放出的熱量為：Q放=£=6。叮=10000J；160%由Q=Vq得天然氣的體積為：v£r=2.5x104m.Q4X107J/id3熱學計算問題的達標訓練題及其解析1.我國實現(xiàn)全球海域可燃冰試采成功.可燃冰與石油一樣都是(填“可再生”或“不可再生”)能源.1m可燃冰可以釋放出175m

11、3的天然氣，這些天然氣完全燃燒釋放出的熱量是J;若這些熱量有50艱10噸的水吸收，水的溫度能夠上升C.(q天然氣=3.6X107J/m3,c水=4.2x103J/(kg?C)答案：不可再生；6.3X109;75.解析：本題考查了學生對熱傳遞過程中吸熱公式、熱效率公式、燃料燃燒放出熱量公式的綜合運用，關鍵是對公式和公式變形的理解和應用.不可再生能源是在短時間內無法再生的能源，常見的化石資源、礦產資源都是不可再生能源，石油是化石能源，是不可再生的；已知天然氣的熱值，由1ms可燃冰可以釋放出175ml的天然氣，可求可燃冰的熱值；再利用Q*mq可求熱量；利用公式Q吸=刀Q放求水吸收的熱量，知道水的比熱

12、容、質量和吸收的熱量，可利用公式Q®=cmiAt計算水吸收的熱量后的溫度.(1)可燃冰的總量是有限的，屬于不可再生能源；(1)1ms的“可燃冰”相當于的天然氣的體積為：V=1X175=17503,這些天然氣完全燃燒產生熱量：Q放=Vq=175nnX3.6x107J/m3=6.3x109J;(2)水吸收的熱量：Q吸=刀Q放=50%<6.3X109J=3.15X109J,由Q®=cmAt得加熱后水的溫度：t=l1='"=75C.cm4.2X103J/(kg-t)X10Xi03kg2 .小明在探究“物質的放熱能力與哪些因素有關”時，分別用質量均0.5kg的

13、水和另一種液體進行對比實驗，并用圖象對實驗數(shù)據(jù)進行了處理，如圖，實驗過程中，水和另一種液體在相同時間內放出的熱量相等，分析圖象可以得出：(選填“甲”或“乙”)物質為水，另一種液體的比熱容為，這種液體在015min內放出的熱量為.答案：甲；2.1X103J/(kg?C)；4.2X104J.解析：本題考查了學生對吸熱公式的掌握和運用，能從溫度-時間圖象得出相關信息是本題的關鍵.本題考查了學生對比熱容了解與掌握，注意要學會看圖形(取相同的時間比較甲乙溫度變化的高低).選同樣的加熱時間，甲和乙吸熱相同，根據(jù)溫度變化的多少判斷，溫度變化多的比熱容小，溫度變化少的比熱容大，據(jù)此分析判斷.根據(jù)甲、乙兩種液體

14、的比熱容的大小判斷出哪一種液體是水，由題知，分別用質量相等的水和另一種液體進行了實驗，相同時間水和液體放出的熱量不相同.而水和液體的質量相同，根據(jù)吸熱公式求液體的比熱容；根據(jù)Q放=cmAt可求出乙液體放出的熱量.(1)時間相等時，兩種液體放出的熱量相等，由圖示可以看出，乙液體的溫度降低的快，甲液體溫度降低慢；利用熱量的計算公式Q®=cmAt可知，在質量相等、初溫相同、放熱也相同的情況下，誰的溫度降低得快，它的比熱容?。凰?，甲液體的比熱容大，所以若A、B兩種液體中，一種液體是水，則這種液體一定是甲液體，由圖可知：液體的初溫是20C,加熱15分鐘后甲液體的末溫是40C,則水放出的熱量：

15、Q放=c水m水(t水t。)=4.2x103J/(kg?C)X亦(60C40C).(2)由題知，而水和液體的質量相同，即mzK=m乙c水m水41土乙m(60C20C)=4.2x103J/(kg?C)xmx(60C40C).3一。、解得c乙=2.1X10J/(kg?C).(3)讀圖可得，乙在15min內由60c降低到20C,降低的溫度是60C-20C=40C,所以乙放出的熱量Q放=cmAt=2.1X103J/(kg?C)x0.5kgX40C=4.2X104J.3 .可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結晶物質，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據(jù)中央電視臺2017年5月

16、18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術處于世界領先，用燃氣鍋爐燒水時，把質量為500kg,初溫為20c的水加熱到100C,共燃燒了12ml天然氣，已知水的比熱容c水=4.2X103J/(kg?C),天然氣的熱值q=4.2X107J/m3,可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：(1)水吸收的熱量；(2)燃氣鍋爐燒水時的效率；(3)若換用可燃冰，應使用多少而可燃冰.答案：(1)水吸收的熱量為1.68X108J；(2)燃氣鍋爐燒水時的效率為33.3%;(3)若換用可燃冰，應使用0.075m3可燃冰.解析：由熱量公式Q=cnt可以求出水吸收的熱量；由燃燒值公式可以求出天然氣完全燃燒釋放的熱量，由效

17、率公式求出燃氣灶燒水的效率；換用可燃冰，根據(jù)可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，可知可燃冰的熱值，再利用Q=Vq可求得應使用多少吊可燃冰.(1)水吸收的熱量：Q5=cmAt=4.2X103J/(kg?C)x500kgx=1.68x108J；(2)天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放=Vq天然氣=12帚><4.2X107J/m3=5.04X108J；燃氣鍋爐燒水時的效率：1.68X108X100%33.3%;X100%=5.04X10®(3)可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍,則可燃冰的熱值：q可燃冰=160q天然氣=160X4.2x107J/m3=6.72x109J/m3,

18、若換用可燃冰燃燒放出相同的熱量，應使用可燃冰的體積：V可燃冰=3=0.075m.Q觸_口可燃冰6.72X109J/Tn334.燃氣灶燒水時，把質量為2kg、初溫為20c的水加熱到100C,共燃燒了0.02m天然氣(假設天然氣完全燃燒)。已知水的比熱容為4.2X103J/(kg.C),天然氣的熱值為8.4X107J/吊。求:(1)水吸收的熱量;(2)天然氣完全燃燒放出的熱量；(3)燃氣灶燒水時的效率。答案：(1)6.72X105J;(2)1.68X106J;(3)40%解析：(1)水吸收的熱量：_3°.八°.5<Qi=cm(t-10)=4.2x10J/(kgC)x2kg

19、x(100C20C)=6.72x10J(2)天然氣完全燃燒放出的熱量：(3放=4丫=8.4X107J/mix2X102ni=1.68X106J(3)燃氣灶的效率：刀=QMQ放=6.72X105J/1.68X106JX100%=40%5.某團隊在海拔3000多米高山上野營時，使用鐵鍋燒水，他們發(fā)現(xiàn)把體積為2L的水從10c加熱到85c時，共消耗了5kg的干木柴，【已知水的比熱容為4.2X103J/(kgC),干木柴的熱值為1.2X107J/kg。求：(1)干木柴完全燃燒放出的熱量？(2)水吸收的熱量。(3)鐵鍋燒水的的效率。(4)他們也發(fā)現(xiàn)在高山上用鐵鍋煮馬鈴薯時，盡管鍋里的水嘩嘩地沸騰了很長時間

20、。馬鈴薯還是煮不軟，為什么？答案：(1)6X107J(2)6.3X105J(3)1.05%(4)見解析。解析：(1)干木柴完全燃燒放出的熱量：QXqn=1.2x107X5=6X107(J)(2)水的質量：mzk=p水V水=1.0x103x2X10-3=2(kg)水吸收的熱量：Q-cm(t-tc)=4.2X103X2X(85-10)=6.3x105(J)(3)鐵鍋燒水的的效率：r=Q吸/Q放=6.3X105(J)/6X107(J)=1.05%(4)因為沸點隨氣壓的減小而降低，高山上氣壓小，所以水沸點降低，鐵鍋里的水盡管沸騰了，但是溫度比較低，馬鈴薯還是煮不軟。6 .某物理興趣小組的同學，用煤爐給

21、10kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線。若在6min內完全燃燒了2kg的煤，水的比熱容為4.2X103JZ(kgC),煤的熱值約為3xi07JZkg。求：(1)煤完全燃燒產生的熱量；(2)經過6min時間加熱，水所吸收的熱量；(3)煤爐燒水時的熱效率。溫度M初3V時間'口而/答案：(1)6X107J；(2)2.52X106J;(3)4.2%。解析：(1)燃料完全燃燒產生的熱量，直接利用Q總=mq,這個公式熱值為JZkg,m是燃料的質量，單位是kg。Q放=m煤q=2kgx3X107J/kg=6x107J(2)從圖像分析知道經過6min時間加熱，水的溫度從

22、20c升高到80C.水的質量10kg,水的比熱容為4.2X103JZ(kgC)根據(jù)吸收熱量公式得到Q吸=cm水(tt。)=4.2x103JZ(kgC)x10kgx60C=2.52x106J(3)爐具的效率公式為r=Q吸/Q總，所以Y=Q®ZQ放=(2.52X106JZ6X107J)X100%=4.2%7 .夏天，小紅將一瓶質量為0.5kg的礦泉水放入電冰箱的冷藏室，礦泉水的溫度由37C降至7C,此瓶礦泉水熱量(選填“吸收”或“放出”)，熱量為J。水的比熱容c=4.2X103JZ(kgC)答案：放出6.3X104解析：物體的溫度從高溫到低溫的過程，需要放出熱量，所以第一個空填寫“放出”。具體放出多少熱量，由放熱公式Q放=cm(t0-t)得到Q放=cn(t0-t)=4.2X103JZ(kgC)X0.5kgX(37C-7C)=6.3X104J所以第二個空填寫6.3x104。8 .質量為100kg的水溫度從20c升高到70c時，吸收的熱量是J,這些水吸收的熱量相當于完全燃燒kg焦炭放出的熱量。1c水=4.2x103JZ(kgC),q焦炭=3x107J/kg答案：2.1X1070.7解析：先求