以下是一份初三物理热学综合计算题及例题:
题目:一个保温杯内装有质量为m=500g的水,水的温度为t1=50℃,当向杯中加入0.1g的冰块后,水温降至t2=30℃。求保温杯中水的比热容和冰块的温度升高值。
【相关公式】
1. 热量公式:Q = cmΔt,其中Q表示热量,c表示比热容,m表示质量,Δt表示温度变化。
2. 质量公式:m =ρV,其中ρ表示密度,V表示体积。
【解题过程】
首先,我们需要求出保温杯中水的比热容和冰块的温度升高值。
已知初始水温为t1=50℃,加入冰块后水温降至t2=30℃。初始水的质量为m=500g,加入冰块的质量为m'=0.1g。
根据热量公式Q = cmΔt,其中Q为水吸收的热量,c为水的比热容,m为水的质量,Δt为水的温度变化。由于加入冰块后水温下降,所以水吸收的热量等于冰块释放的热量。
水吸收的热量为:Q = cmΔt = 4.2 × 10³J/(kg·℃) × 0.5kg × (50℃ - 30℃) = 4.2 × 10⁴J
冰块释放的热量也为:Q = cmΔt = 2.1 × 10³J/(kg·℃) × 0.0001kg × (50℃ - 30℃) = 4.2J
由于水吸收的热量等于冰块释放的热量,所以有:4.2 × 10⁴J = 4.2J
接下来求冰块的温度升高值Δt'。根据热量公式Q = cmΔt',其中Δt'表示冰块的温度变化。由于冰块的质量为m' = 0.1g,所以有Δt' = Q/cm' = (4.2 × 10⁴J)/(2.1 × 10³J/(kg·℃) × 0.1g) = 20℃
所以,保温杯中水的比热容为4.2 × 10³J/(kg·℃),冰块的温度升高值为Δt' = 20℃。
【例题】
一个保温杯内装有质量为m=50g的水,水的温度为t1=75℃,当向杯中加入5g的冰块后,水温降至t2=55℃。求保温杯中水的比热容和冰块的温度升高值。
【答案】
根据上述公式和解题过程,我们可以得到保温杯中水的比热容为4.2 × 10³J/(kg·℃),冰块的温度升高值为Δt' = (75℃ - 55℃) - (75℃ - 5℃) = 5℃。
例题:
已知一个铜球的质量为3.95g,体积为6cm³,求这个铜球的空心部分体积。
解题过程:
已知铜的密度为8.9g/cm³,铜球的实际体积为6cm³,根据密度公式可求出铜球中铜的体积,两者之差就是空心部分的体积。
解得:V空=V球-V铜=6cm³-3.95g÷8.9g/cm³=2cm³
答:这个铜球的空心部分体积为2cm³。
初三物理热学综合计算题和相关例题常见问题
一、热学综合计算题
【例1】(1)在标准大气压下,用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾,水吸收了多少热量?
(2)如果这些热量由燃烧煤气提供,且完全燃烧了0.7kg的煤气,求煤气的热值。
【分析】
(1)知道水的质量、水的初温和末温(在一个标准大气压下,沸水的温度为100℃),利用吸热公式求水吸收的热量;
(2)已知煤气的质量和完全燃烧后放出热量的利用效率,利用燃料完全燃烧放热公式求煤气的热值。
【解答】
(1)水吸收的热量:Q_{吸} = cm(t - t_{0}) = 4.2 × 10^{3}J/(kg cdot℃) × 10kg × (100℃ - 20℃) = 3.36 × 10^{6}J;
(2)∵Q_{吸} = Q_{放} × eta ,∴Q_{放} = frac{Q_{吸}}{eta} = frac{3.36 × 10^{6}J}{30%} = 1.12 × 10^{7}J,∵Q_{放} = mq ,∴q = frac{Q_{放}}{m} = frac{1.12 × 10^{7}J}{0.7kg} = 1.6 × 10^{7}J/kg。
二、常见问题
(一)对热值理解不透。热值是燃料的一种特性,它与燃料的质量和体积无关,只与燃料的种类有关。在解题时往往把热值与比热容混淆,认为热值与比热容一样也是由物质本身决定的,而忽视了燃料的质量。
(二)对吸热公式理解不透。在解题时往往对公式中的“升高到”与“升高了”混淆,导致计算错误。另外,在计算时往往忽视吸热过程的物态变化,导致公式不能使用。
(三)对燃料完全燃烧放出热量公式的理解不透。在解题时往往认为煤气完全燃烧放出的热量就是煤气灶的实际功率与时间乘积,而忽视了煤气灶的实际功率与煤气完全燃烧放出的热量所对应的效率不同。
以上是初三物理热学综合计算题和相关例题常见问题的一些总结,希望能帮助到你。