有关热学计算题的案例分析

发布 2023-09-11 19:22:45 阅读 1009

案例一:利用热平衡方程及q=mq进行热量计算。

例题1】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖。一根火柴的质量约为0.065g,火柴的热值平均为1.

2×107j/kg,求一根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度?〔已知空气的密度为1.3kg/m3,比热容为1×103j/(kg·℃)

诠释】本题把燃料燃烧的放热公式、热量的计算公式与密度知识结合起来,具有一定的综合性。应用公式时要注意其适用条件和范围。

解答】设火柴完全燃烧释放的热量全部被空气吸收,由q吸=q放得cm1△t=qm2

所以完全燃烧一根火柴能使1m3的空气升高的温度为。

t=qm2/ cm1=qm2/cρv=0.6℃

案例二利用焦耳定律公式进行热量计算。

利用公式q=i2rt计算热量应注意公式中的各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的。对于w=uit与q=i2rt的理解。

1)表示电流通过导体时所做的功,它表示电能转化为其它形式能的数量。电能可以转化为内能、机械能、化学能等,不管转化为哪种形式,转化的能量均用此式计算。

2)q=i2rt表示电流通过导体时产生的热量,它表示电能转化为内能的数量。这个计算公式是计算焦耳热的普遍公式,凡是有电流通过导体时,都可以用它来计算所产生的热量。

3)利用欧姆定律导出的公式q=uit,q=u2t/r只适用于纯电阻电路。

例题2】一个5ω的电阻通过它的电流为2a,在10s内放出的热量是 j。如果通过它的电流减少到原来的1/2,在相同的时间内所放出的热量是原来的。

诠释】当某用电器中的电流或两端的电压减小时,其产生的热量是与其平方成比例的,如果电流减少为1/2,则热量就变为1/4。

解答】应用焦耳定律可直接求出电阻放出的热量为。

q=i2rt=(2a)2×5ω×10s=200j

当电流减为原来的1/2时,即电流为1a,则电阻在10s内产生的热量为。

q′=i′2 rt=50j

案例三热量的小综合计算。

中考中这类试题很多,解这类试题一是要搞清楚吸放热关系,二是注意能量转换关系,基本思路是q吸=ηq放。

例题3】在一把质量为500g的铝质电热水壶中,装有2k**,用这把电热水壶把20℃的水加热到100℃,若该电热水壶的热效率为80%,问烧开这壶水需要消耗多少电能?〔c铝=0.88×103j/(kg·℃)c水=4.

2×103j/(kg·℃)

诠释】解决热学计算的问题,关键在于搞清吸收放热的关系,正确运用热量计算公式。

和焦耳定律的公式以及热平衡方程求解。解答此题时还要注意盛水容器本身的吸热问题,吸热部分是由水和壶两部分组成的。

解答】水与壶吸收的热量。

q=(c铝m铝+c水m水)△t=(0.88×0.5+4.2×2)×103×80=7.072×105(j)

消耗的电能w=q/η=7.072×105)/0.8=8.84×105(j)

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