專題03：熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的理解與計(jì)算熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的理解與計(jì)算是中考中熱學(xué)部分?？嫉闹R點(diǎn)，側(cè)重考查對熱值、熱量、比熱容的理解及相關(guān)計(jì)算，能有效的考查對相關(guān)概念的理解，也能考查學(xué)生的計(jì)算能力。一、熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的理解1、熱量與溫度、內(nèi)能的區(qū)別：區(qū)別定義表述理解溫度溫度表示物體的冷熱程度，從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的宏觀度量，是分子平均動(dòng)能大小的微觀度量對溫度只能說“是多少”、“升高多少”、“降低多少”。不能說“有”“沒有”或“含有”等，也不能說“傳遞溫度”溫度是表示某一時(shí)刻物體所處狀態(tài)的狀態(tài)量 內(nèi)能物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和 只能說“有” 、“大”、“小”、“增大”、“減小”，不能說“無”內(nèi)能是狀態(tài)量，任何物體都有內(nèi)能 熱量在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少，其實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的變化量 熱量只能說“吸收多少”或“放出多少”，不能在熱量名詞前加“有”或“沒有”“含有”。熱量是過程量，跟熱傳遞緊密相連，離開了熱傳遞就無熱量可言熱量與溫度、內(nèi)能的聯(lián)系：2、熱值和比熱容、熱機(jī)效率： 比熱容熱值熱機(jī)效率物理意義表示不同的物質(zhì)吸收（或放出）的本領(lǐng)特性的物理量表示燃料燃燒放熱本領(lǐng)特性的物理量表示燃料在熱機(jī)中能量利用高低的物理量定義一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量（或體積）之比叫這種燃料的熱值熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率公式或單位J/（kg?℃）J/kg   或J/m3無理解比熱容是物質(zhì)的一種特性，只有物質(zhì)的種類、狀態(tài)有關(guān)，與Q、m、Δt等無關(guān)，即同種物質(zhì)的比熱容不會變化熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的m、V、燃燒情況等無關(guān)熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)，熱機(jī)效率越高，說明在做功同樣多的情況下，消耗的燃料少二、熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的計(jì)算1、利用比熱容計(jì)算熱量：Q= c mΔt表示溫度的變化量，單位是℃，表示質(zhì)量，單位是kg表示比熱容，單位是J（kg·℃）表示熱量，單位是J（1）升溫時(shí)Δt=t-t0，降溫時(shí)Δt= t0-t，審題時(shí)一定要看清是“升高了”還是“升高到”，“升高了”已知的是Δt， “升高到”已知的是“t”。（t表示末溫，t0表示初溫）。（2）在求水的末溫時(shí)，需先求Δt，注意在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水最高溫度達(dá)到100℃。（3）熱量的多少與比熱容c、質(zhì)量m、和溫度變化都有關(guān)系，而比熱容與熱量Q、質(zhì)量m、和溫度變化都無關(guān)，注意二者的區(qū)別。（4）當(dāng)某種物質(zhì)降溫放出熱量時(shí)用Q放=cmΔt，而不能用燃料燃燒放出熱量Q放=mq，一定要注意二者的區(qū)別。 （5）利用變形公式可以計(jì)算:①質(zhì)量：；②溫度變化，進(jìn)而求初溫或末溫：。2、利用熱值計(jì)算熱量公式：Q=mq或Q=qV(氣體)（1）對于氣體燃料燃燒放出熱量的計(jì)算公式，是用Q=mq還是Q=qV，取決于q的單位是J/kg還是J/m3或J/L。（2）燃料燃燒放出熱量的多少由燃料的質(zhì)量（或體積）、熱值的大小以及燃燒情況有關(guān)，而熱值與熱量Q、質(zhì)量m（或V）無關(guān)，注意二者的區(qū)別。3、熱機(jī)效率的計(jì)算：（1）熱機(jī)所做的有用功往往是熱機(jī)對外的牽引力F使得熱機(jī)在水平方向上通過一定的距離s，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F與阻力f相等，于是有W有用=Fs=fs；（2）Q放是燃料燃燒放出的熱量Q放=mq或Q放=Vq，所以熱機(jī)效率公式可變形為：或。4、熱效率計(jì)算：（1）有效利用的熱量與燃料完全燃燒釋放的總能量的比值,就是熱效率。（2）公式：或。一、中考題型分析中考中，熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的理解以選擇題、填空題形式考查，而計(jì)算則以填空題、計(jì)算題形式考查，大約在考試中占2—6分。二、典例精析★考點(diǎn)一：熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的理解◆典例一：（2020臨沂）關(guān)于溫度，熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（　?。?/span>A．0℃的冰塊內(nèi)能為零 B．溫度高的物體含有的熱量多C．熱傳遞的方向由內(nèi)能大小決定 D．物體吸收熱量溫度不一定升高【答案】D【解析】任何物體都有內(nèi)能，0℃的冰塊也具有內(nèi)能，A錯(cuò)誤；熱量是過程量，不能說物體含有熱量，B錯(cuò)誤；發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，熱量總是從高溫物體傳向低溫物體，跟內(nèi)能多少無關(guān)，C錯(cuò)誤；物體吸收了熱量，內(nèi)能一定增加，但溫度不一定升高，例如晶體的熔化過程，D正確。故選D。◆典例二：（2020西藏）以下操作中，相應(yīng)物理量的數(shù)值前后發(fā)生改變的是（　?。?/span>A．一根導(dǎo)線剪掉一半，剩下導(dǎo)線的電阻B．一杯牛奶喝掉一半，剩下牛奶的密度C．一桶汽油燃燒掉一半，剩下汽油的熱值D．一瓶水喝掉一半，剩下水的比熱容【答案】A【解析】導(dǎo)體的電阻與其長度、橫截面、材料等有關(guān)，若一根導(dǎo)線剪掉一半，則剩下導(dǎo)線的電阻發(fā)生改變，A符合題意；物體的密度隨溫度、壓力的變化而改變，但不隨物體自身的質(zhì)量或體積的變化而變化，則剩下牛奶的密度不變，B不符合題意；熱值是指單位質(zhì)量（或體積）的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，一桶汽油燃燒掉一半，剩下汽油的熱值不變，C不符合題意；比熱容是物質(zhì)的一種特性，反映了物質(zhì)吸熱和放熱能力的大小，與無物質(zhì)種類和狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量無關(guān)，一瓶水喝掉一半后剩下水的比熱容不變，D不符合題意。故選A。★考點(diǎn)二：熱值、熱量、比熱容及其熱機(jī)效率的計(jì)算◆典例一：（2020大連）近幾年來，大連市民陸續(xù)使用上了安全、清潔的天然氣。某用戶在使用天然氣灶加熱水時(shí)，完全燃燒了0.05m3的天然氣，將3kg的水從20℃加熱到80℃。已知水的比熱容是4.2×103J/(kg?℃)，天然氣的熱值是3.6×107J/m3。求：(1)天然氣完全燃燒放出的熱量是多少？(2)水吸收的熱量是多少？(3)該天然氣灶加熱這些水的效率是多少？【答案】(1)1.8×106J；(2)7.56×105J；(3)42%【解析】(1)天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Vq=0.05m3×3.6×107J/m3=1.8×106J；(2)水吸收的熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×3kg×（80℃-20℃）=7.56×105J；(3)該天然氣灶加熱這些水的效率。◆典例二：（2020哈爾濱有改動(dòng)）我們生產(chǎn)、生活中利用的能量，追根溯源，大都來自太陽。（1）一個(gè)太陽能熱水器的容量為80L,裝滿水后，使這些水的溫度從10℃升高至40℃，則水需要吸收多少熱量？（2）一輛太陽能汽車接收到4×107J的光能。其中有8%用于汽車的牽引力做功，若勻速行駛時(shí)汽車的牽引力為200N，這輛汽車能勻速行駛多遠(yuǎn)？【答案】（1）1.008×107J（2）16km【解析】（1）水的體積V水=80L=80dm3=0.08m3，由可得水的質(zhì)量m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.08m3=80kg，水吸收的熱量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/(kg?℃)×80kg×（40℃-10℃）=1.008×107J；（2）汽車的牽引力做功W=E×8%=4×107J×8%=3.2×106J，由W=Fs可得這輛汽車能勻速行駛的距離。1、（2020海南）椰雕是用經(jīng)過處理的椰子殼雕刻的藝術(shù)品，海南的椰雕工藝被列入國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，如圖所示工藝師正在進(jìn)行椰雕雕刻。一個(gè)處理后的椰子殼假設(shè)質(zhì)量分布均勻，經(jīng)過雕刻之后，椰子殼的（　?。?/span>
 A．質(zhì)量變小 B．熱值變小 C．密度變小 D．比熱容變小【答案】A【解析】一個(gè)處理后的椰子殼假設(shè)質(zhì)量分布均勻，經(jīng)過雕刻之后，椰子殼所包含的物質(zhì)的量發(fā)生變少，即椰子殼的質(zhì)量變小，而熱值、密度、比熱容沒有發(fā)生改變，故正確。故選A。2、（2020廣安）下列關(guān)于溫度?熱量和內(nèi)能的說法，正確的是（　?。?/span>A．發(fā)生熱傳遞時(shí)，溫度總是從高溫物體傳遞給低溫物體B．在相同溫度下，1kg的水比1kg的冰含有的熱量多C．一塊0℃的冰熔化成0℃的水，內(nèi)能增大D．物體溫度升高，內(nèi)能一定增加，一定要吸收熱量【答案】C【解析】發(fā)生熱傳遞時(shí)，傳遞的是熱量而不是溫度，A錯(cuò)誤；熱量是過程量，不能說“含有熱量”，B錯(cuò)誤；一塊0℃的冰熔化成0℃的水后，吸收熱量，溫度不變，內(nèi)能增加，C正確；物體溫度升高，內(nèi)能增加，可能是外界對物體做功，D錯(cuò)誤。故選C。3、（2020無錫）煤炭是一種重要能源。為判斷煤炭品質(zhì)的優(yōu)劣，最科學(xué)的方法是檢驗(yàn)煤炭的（　?。?/span>A．比熱容 B．密度 C．熱值 D．溫度【答案】C【解析】熱值是燃料的一種特性，單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量越大，說明該煤的熱值越大，即是優(yōu)質(zhì)煤炭，故選C。4、（2020呼和浩特）用同一酒精燈分別給質(zhì)量相等的甲、，乙兩種物質(zhì)加熱，根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制如圖所示圖象，由圖可知（）A．甲物質(zhì)的溫度比乙物質(zhì)溫度升高的快，甲物質(zhì)的比熱容大于乙物質(zhì)的比熱容B．甲物質(zhì)的溫度比乙物質(zhì)溫度升高的快，甲物質(zhì)的比熱容小于乙物質(zhì)的比熱容C．甲物質(zhì)的溫度比乙物質(zhì)溫度升高的慢，甲物質(zhì)的比熱容大于乙物質(zhì)的比熱容D．甲物質(zhì)的溫度比乙物質(zhì)溫度升高的慢，甲物質(zhì)的比熱容小于乙物質(zhì)的比熱容【答案】B【解析】由圖分析可知，相同的時(shí)間內(nèi)，甲物質(zhì)的溫度比乙物質(zhì)溫度升高的高；用同一酒精燈分別給質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)加熱，甲、乙兩種物質(zhì)在相同時(shí)間里吸收的熱量是一樣的，根據(jù)公式Q吸=cmΔt討論可知，吸收相同的熱量，甲物質(zhì)升溫高，因此甲物質(zhì)比熱容比乙物質(zhì)比熱容小，B正確。故選B。5、（2020甘孜）下列關(guān)于熱值和熱機(jī)效率的說法，正確的是（　?。?/span>A．使燃料燃燒更充分，可以增大熱值B．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機(jī)效率C．柴油機(jī)的熱機(jī)效率通常為100%D．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大【答案】B【解析】熱值是燃料的特性，與燃燒情況無關(guān)，A錯(cuò)誤；使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機(jī)的效率，B正確；任何機(jī)器的做功時(shí)都不可避免的做額外功，效率不可能達(dá)到100%，C錯(cuò)誤；熱值是燃料的特性，與放出熱量的多少無關(guān)，D錯(cuò)誤。故選B。6、（2020綿陽）川人愛吃辣，色香味俱佳的紅油辣子是川人家常必備。紅油辣子制作關(guān)鍵是對油溫的控制，用菜油制作紅油辣子的最佳溫度為150℃。用沼氣將0.1kg菜油從室溫17℃加熱到制作紅油辣子的最佳溫度，則菜油吸收了_______J的熱量，燃燒了________m3的沼氣。已知沼氣燃燒釋放的熱量有50%被菜油吸收，沼氣熱值取1.9×107Ｊ/m3，?。?/span>菜油=2.0×103J·（kg·℃）-1。【答案】2.66×104    2.8×10-3【解析】采油吸收的熱量為Q=cm（t-t0）=2.0×103J/(kg?℃)×0.1kg×（150℃-17℃）=2.66×104J；燃燒沼氣需要釋放的熱量為Q=2.66×104J/50%=5.32×104J，需要燃熱的沼氣體積為。7、．（2020黃石）可燃冰是一種新能源，它是水和天然氣在高壓低溫下形成的類似冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，我國可燃冰的開采技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，用燃?xì)忮仩t燒水時(shí)，將500kg初溫20℃的水加熱到100℃，共燃燒了0.1m3的可燃冰，這個(gè)過程中水吸收的熱量為______J。完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量為______J，燃?xì)忮仩t燒水時(shí)的效率為______。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰熱值q=6.0×109J/m3]【答案】1.68×108    6.0×108    28%    【解析】水吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J；完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J；燃?xì)忮仩t燒水時(shí)的效率。8、（2020銅仁）質(zhì)量為1.4kg的干木柴完全燃燒釋放的熱量為________J，如果這些熱量的50%被質(zhì)量為50kg的水吸收，則水的溫度將升高_______ ℃。[已知：干木柴的熱值為1.2×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]【答案】1.68×107    40    【解析】質(zhì)量為1.4kg的干木柴完全燃燒釋放的熱量Q放=mq=1.4kg×1.2×107J/kg=1.68×107J；水吸收的熱量Q吸=Q放×50%=1.68×107J×50%=8.4×106J，水升高的溫度。9、（2020百色）如今太陽能熱水器已走進(jìn)了千家萬戶，某家庭太陽能熱水器某天內(nèi)接收太陽能的總熱量為2.52×107J，使質(zhì)量為80kg、初溫為20℃的水溫度升高到50℃，求：(1)已知干木柴的熱值為q＝1.2×107J/kg，若由燃燒干木柴來提供2.52×107J的熱量需要完全燃燒多少千克干木柴？(2)這天該太陽能熱水器中的水吸收的熱量是多少？[水的比熱容為c＝4.2×103J/（kg·℃）](3)該太陽能熱水器的效率是多少？【答案】(1)2.1kg；(2) 1.008×107J；(3)40%【解析】(1) 需要完全燃燒干木柴的質(zhì)量是；(2) 水吸收的熱量是Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×80kg×(50℃-20℃)=1.008×107J；(3) 該太陽能熱水器的效率是。10、（2020葫蘆島）如圖所示為一臺壓路機(jī)，質(zhì)量為20t，車輪與水平地面總接觸面積為0.5m2。某次壓路作業(yè)中，它以2m/s的速度水平勻速前進(jìn)1000m，此時(shí)壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為120kW。（g取10N /kg）求：(1)壓路機(jī)靜止在水平地面時(shí)，對地面的壓強(qiáng)是多少？(2)壓路機(jī)前進(jìn)過程中受到的阻力是多少？(3)若發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為40%，完成此次作業(yè)至少需要消耗多少kg柴油？（q柴油取4×107J/kg）【答案】(1)4×105Pa；(2) 6×104N；(3)3.75kg【解析】(1)壓路機(jī)的質(zhì)量m=20t=2×104kg，在水平面上F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N，壓路機(jī)對地面的壓強(qiáng)；(2)壓路機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為P=120kW=1.2×105W，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力，由于壓路機(jī)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以f=F=6×104N；(3)方法一：壓路作業(yè)所需要的時(shí)間，，此過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功W=Pt=1.2×105W×500s=6×107J，所需燃料燃燒釋放的熱量，所需燃料的質(zhì)量；方法二：發(fā)動(dòng)機(jī)做的功W=Fs=6×104N×1000m=6×107J，所需燃料燃燒釋放的熱量，所需燃料的質(zhì)量。   

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