专题十三热和能.doc

专题十三热和能

专题十三、热和能
一、选择题
典例3： 解析：设在稳定状态下，D处的温度为T，则对于长度为L1的细棒，，对于长度为L2的细棒，，联立解得T=375K，选项A正确。
典例4． 解答：加热器在2分钟内所供应的总热量，等于水温升高所吸收的热量，加上散失到周围环境的热量，即Pt=cm(T2-T1)+Q
若水温变化不大，则散失到周围环境的热量与时间成正比。因此加热器关掉1分钟，从热水散失的热量等于Q/2，此热量等于热水温度下降1.0℃所放出的热量，即Q/2=cm△T
从以上两式可以解得Pt=cm(T2-T1+2△T)
m==kg=2.0kg。
1. 答案：C 解析：由于柏油路被晒得发烫，洒水后路面上水蒸发，使路面附近的空气湿度增加，身上的汗液蒸发变慢，使他感到更加闷热，选项C正确。
2. 答案：B 解析：锉毛的两个表面的表面积增大，涂上胶水，增大内胎和橡胶补丁接触的表面积，以充分发挥胶水的粘合作用，选项B正确。
3. 答案：C 解析：水泥路面暴露在太阳下，冬夏温度相差约50度，水泥路面热胀冷缩。用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了防止由于热膨胀导致路面损坏，选项C正确。
4.答案：B 暖湿气体遇冷液化，水蒸气液化为小水珠，看似白烟，选项B正确。
5.答案：C解析：使雪形成“含融雪盐的雪”，“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化，选项C正确。
6.答案：C 供热管道每隔一段距离总呈现型的目的是为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏，选项C正确。
7.答案：B解析：物体温度均匀升高，物体均匀增大，α角不变，选项B正确。
8. .答案：B解析：洒水后地面温度降低，但空气的湿度增加，身上的汗较难蒸发，你会感到更加闷热，选项B正确。
9.答案：B解析：设一杯热水质量m，初始水温为T1，容器内冷水质量M，初始水温为T2，则有mc（T1—T2—10℃）=Mc×10℃, mc（T1—T2—16℃）=（M+m）c×6℃, mc（T1—T2—16℃— t℃）=（M+2m）×t℃,联立解得t℃=4℃，选项B正确。

10.答案：A解析：选用沸点较高的豆油烹炸食品可在豆油温度低于沸点时烹炸食品，减少油的蒸发，节约用油。
二．填空题
1．.答案：热值 2500解析：“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的热值很大。由Q=cm△t解得m=2500kg。
2、答案： 1062解析：冰的密度0.9×103 kg/m3,冰的熔化热3.33×105J/kg。底面积为1m2、厚度为30米的冰山质量为m=ρSh= 0.9×103 kg/m3×1m2×30m=2.7×104 kg，熔化需要热量Q=qm=3.33×105J/kg×2.7×104 kg=9×109 J，由98瓦/米2×n×24×3600×1m=9×109 J 解得n=1062天。
三．简答题
1. 解析：（1）为了维持座舱内的气压与地面大气压接近，需要压缩机不断地将空气压入座舱内，在这一过程中，压缩机对空气做功，使空气的内能增大，温度升高.
（2）为了保持座舱内适宜的温度，还需要空调机来降温.
2..答案三个要点：（1）物体表面颜色越浅，反射热辐射的能力越强，进行热辐射的能力越差；物体表面颜色越深，反射热辐射的能力越差，进行热辐射的能力越强。（2）石油液化气在罐中贮存，本身不产生热。其温度升高主要是因为吸收来自环境中通过热辐射传递的热量。因此，为了避免温度升得过高，而将表面漆成银白色，增强其反射热辐射能力，减少吸收的热量。（3）正常运行中的电力变压器，会有极少部分电能转化为内能，导致其温度升高。当变压器的温度比环境温度高时，将其漆成颜色很深的灰黑色，有利于将热量通过热辐射的方式传递到环境中，从而避免自身温度升得过高。3.答案三个要点：（1）锅体两侧火焰相同，在相同时间内，汤料吸收的热量近似相同。（2）但由于红汤一侧液面上方有一层油，使蒸发减慢，带走的热量较少。（3）两边汤料的质量、主要成分以及初温度几乎相同，所以红汤温度升高得快，首先沸腾。
4. 答案：有三个要点：（1）水结冰后，体积变大。（2）豆腐中含有水，冰冻以后，豆腐中的小冰块把豆腐挤压成蜂窝形状。（3）待冰熔化成水后，豆腐中就留下了许多孔洞。
四．综合应用题
1 解：（1）.减慢蒸发，从而减慢热量损失。（2）.因为肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在此期间，整体温度将下降约2℃，所以汤和肉混合后的温度至少为t=82℃.
根据Q吸=Q放以及Q=cm△t可得c肉m肉(t-t肉)= c汤m汤(t汤-t)
至少需要汤的质量m汤==kg=0.67kg。
2．解析：（1）.该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变。因为加热功率发生改变后，水温并不会改变，与周围环境的温度差也将不变，而其它条件也都未发生变化，所以散热功率不会变化。
（2）.由能量守恒定律可知：P电t=P散t+Q吸= P散t+mλ。
根据题意可得：U1I1t1= P散t1+m1λ；U2I2t2= P散t2+m2λ；代入数据，解得：λ=2.25×106J/kg。
（3.）增大加热功率（或电压）、增大汽化水的质量、换用更保温的容器（减小散热功率）、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数取平均值。
3. 解析：（1）.由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为1000~5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比。
（2）.设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，
做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F= p0S，
每个做功冲程燃气对一个活塞做的功W0=FL= p0SL= p0V排/4
发动机转速为n时燃气对活塞做功的功率P=W/t=2n·p0V排/4= np0V排/2
所以，在发动机转速为n，做功冲程气缸平均压强p0大致相同时，燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比。
（3）. 由这台发动机输出特性曲线可知，发动机转速n=200r/min时，其输出功率约为37kW。
η=×100%=×100%=×100%=×100%=50.4%。
由P= np0V排/2可得p0==1.11×106Pa。
4. 解：搅拌机每秒钟使水增加的内能：E=Ptη=900×l×0.8J=720J.
水吸收热量Q=E，
由Q=cm△t可知，这些能量可以使水温度升高：△t==℃=0.343℃。
只需在图中找出水冷却时温度随时间变化的快慢等于0.343℃/秒的位置，对应的点所表示的温度即为水的最终温度。在图中作直线AB，使沿AB的温度变化快慢等于0.343℃／秒，作AB的平行线A'B'与图线相切，读出切点P的纵坐标，可知水的最终温度为30℃。
说明根据作图的情况，答案在27℃～33℃均给分。 …………(4分）
5.解答：（9分）该发动机每秒钟做功：W1=P.t=120千焦
每秒钟曲轴完成6000／60= 100转(1)飞轮每转动半周里，发动机做的功W==600J。
(2)每个气缸工作容积△V=0.5L，每个做功冲程里，气体做功为W= p△V= p×0.5L=600焦
可得p=1.2×106帕
6. 解析：由能量守恒定律知加热系统产生的功率P=Q+P0.
其中m为300秒内收集到的水的质量，Q为每千克l00摄氏度的水汽化所需吸收的热量，P0为损失的功率。利用表中数据可以得到两个方程：285×10-3=Q+P0.
100×10-3=Q+P0. 联立解得Q=2.3125×106J。
7．解析：（1）.这些水需要吸收热量：Q=cm(t2—t1)= 4.2×103×3×(100—20)J=1.0×106J。
（2）. 1.0×106J=0.28度，
可以节省电费：0.28×(0.48—0.30)×30元=1.5元。
8解析：（1）.灶前沼气的压强p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa
因为p>0.5kPa，因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。
（2）.可采取的措施有：通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水，则效果更佳。
(3).一般说来，燃气灶正常工作时，燃气的燃烧是很充分的，我们可以视为燃气完全燃烧；再把当时的大气压看作是1标准大气压。
水吸收的热量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103×2.5×（100—20）J=8.4×105J.
燃气灶所放出的热量 Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106
右炉烧水的效率η=×100%=×100%=35%。
(4.)提高燃气灶热效率的设想如下：适当选用额定流量较大的炉具以缩短加热时间，从而缩短向环境散热时间，以减少热损失；及时清除水壶底部的水垢，以加快热传递；烧水时，水壶最好加盖。
9、（18分）解答：(1)．通常情况下，由于湿棉纱上的水蒸发吸热，使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度，进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。
（2）．先分别读取干、湿两支温度计的示数t1、t2， 然后转动内盘，当内盘上的温度值t1与外盘上的温度值t2对准时，“相对湿度”的箭头所指数值即为相对湿度值。
（3）①C ②理由如下：中午将内盘干温度计26℃刻度转到湿温度计22℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ1，晚上将内盘干温度计16℃刻度转到与湿温度计12℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ2，由图4丙可得，θ1＜θ2，所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿度较大。
10.解：（1）该型号热量表能测量的最大供热功率

……4分
（2）平均每小时从暖气中得到的热量

。4分
相当于完全燃烧天然气的体积为：。…4分
（3）分析原理可知，为了提高房间内暖气片放出热量的速度，只需调节“水量调节阀”，加大热水瞬时流量即可。…2分
（4）热量表的耗电功率为
…………2分
（5）相当于节约的天然气体积为 4×109m3×30%×20%=2.4×108m3 …2分
11解析：1、实验步骤：
（1）用调好的天平测量小烧杯的质量m1；…… 2分
（2）用小烧杯盛取足量的水，再用天平测量小烧杯和水的质量m2；… 2分
（3）将水倒入保温桶内，用温度计测量水的温度t1；…2分
（4）提前较长时间将用冰格盛适量水放在冰箱冷冻室里冻成冰块，用镊子取适量冰块放在小烧杯中，迅速用天平测量出基总质量m3后，立刻将冰块倒入保温桶内的水中，盖紧桶盖；…………………………3分
（5）轻轻摇晃保温桶使水温均匀，并仔细听声音，能听出冰块熔化完毕后，打开桶盖，用温度计测出保温桶内水的温度t2。…3分2、冰块的熔化热的表达式为：
………4分