初中物理复习-热平衡方程.doc
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1、 1 专题专题 15 15 热平衡方程热平衡方程 一、热平衡方程 1.对于一个与外界没有热交换的系统,一个物体放热,另一个物体吸热,且 Q吸= Q放 当物体温度相同时,热交换停止。据此我们可以列出热平衡方程。 (1)高温物体放热公式:Q放=c1m1(t01-t) (2)低温物体吸热公式:Q吸=c2m2(t-t02) 2.热平衡方程思想拓展 高温物体和低温物体混合达到热平衡时,高温物体温度降低放出的热量等于低温物体温度升高吸收的热量。这时Q放=c1m1(t01-t),Q吸=c2m2(t-t02)。燃料完全燃烧放出的热量等于另外物体吸收的热量。这时Q放=qm1,或者Q放=qV,Q吸=cm2(t-t
2、0)。电热器通电流放出的热量等于另外物体吸收的热量,这时Q放=I2Rt(焦耳定律公式) ,Q吸=cm(t-t0)。利用热平衡方程可以求解很多问题,有时结合比例式,解题更简单。 3.比热容 (1)定义:我们把单位质量的某种物质温度升高(或者降低)1所吸收(或者放出)的热量叫做这种物质的比热容,简称比热。符号:c。 (2)公式:Qcmt= (3)常用单位:焦耳/(千克 ) (4)符号:J/(kg ) (5)读作焦耳每千克摄氏度 (6)同种物质来讲,比热容是一个确定的数值(相等的),跟物体质量的大小,温度改变的多少,物体的形状、体积、位置等无关,它仅与物质的种类和状态有关。 对不同物质来讲,比热容一
3、般是不相同的。 (7)记住水的比热容:c水42103J/(kg),物理意义为:1kg 的水温度升高(或降低)1,吸收(或放出)的热量为 42103J。因为水的比热容较大,所以水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热等。 4.燃料完全燃烧放出热量 (1)燃料完全燃烧释放出的热量公式为:Q放=mq。 专题学啥专题学啥 2 (2)气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为:Q放=qV。推导过程如下: 说明:中的公式对固体、液体、气体、均适用。只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。 其中,Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是 J;q表示燃料的热值,单位是 J/kg;m表示质量,单位是 k
4、g。V表示体积,单位是3。 二、解答与热量相关的综合应用题的思维方法和解题技巧 首先阅题、思题,找出物体原来的温度 t。和升高到的温度(或降低到的温度)t,看看物体的质量 m是多少,查查物质的比热容是多少,或者对常见的物质(如水)的比热容记住即可,有时题中或试卷前给出。对这些物理量做到心中有数。 然后对物体温度升高的情况, 可用公式 Q吸=cm(t-to)列出方程, 代入数值和单位求出物体应吸收的热量;对物体温度降低的情况,可用公式 Q放=cm(to-t)列出方程,代入数值和单位求出物体应放出的热量。对燃料燃烧的问题,可用公式 Q放=mq 求解燃料燃烧放出的热量。 (1)如果题中物体吸热的多少
5、是由电阻放热提供,那么放出的热量可用焦耳定律 Q放=I2Rt 求出,利用 Q吸=Q放建立方程,将把电学量与热学量紧密联系起来。 (2)如果题中物体吸热只吸收了电阻放热的 80%,则可列方程 Q吸=80%Q放,所求量一定在此方程中,用电器的效率问题也可迎刃而解。 (3)如果物体吸收的热量完全由另外燃料燃烧获得,则可用 Q吸=cm(t-to)和 Q放=mq 结合 Q吸=Q放来求出所要的物理量。 (4)如果物体吸收的热量只吸收了燃料完全燃烧的 80%,则可列方程 Q吸=80%Q放,燃料的热效率问题也可迎刃而解。 (5)其它方面与热有关的问题按以上思路都会找到解题技巧。注意:在计算时,题中各个物理量要
6、一一对应,并且都要化为国际单位。 【例题 1】 (2018 内蒙古包头)A、B 两物体质量相等,温度均为 10;甲、乙两杯水质量相等,温度均为50。现将 A 放入甲杯,B 放入乙杯,热平衡后甲杯水温降低了 4,乙杯水温降低了 8,不考虑热量的损耗,则 A、B 两物体的比热容之比为( ) A 4:9 B3:5 C2:3 D1:2 专题考法专题考法 3 【答案】A 【解析】设 A、B 的质量均为 m,水的质量均为 M, 则对于 A 物体而言,它吸收的热量等于水所放出的热量, 故 cA m(4610)=c水M4; 则对于 B 物体而言,它吸收的热量等于水所放出的热量, 故 cB m(4210)=c水
7、M8; 联立以上二式解之得 cA:cB=4:9,故 A 是正确的。 【例题 2】 (2019赤峰)利用先进工艺和科学方法,可以使垃圾变废为宝。若从 1 吨垃圾中能提炼出 140kg燃料油,燃料油的热值为 4.5107J/kg,则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J,这些热量可以使 kg 的水温度升高 50水的比热容为 4.2103J/(kg) 【答案】6.3109;30000。 【解析】完全燃烧 140kg 这种燃料油放出的热量: Q放mq140kg4.5107J/kg6.3109J, 由题知,水吸收的热量 Q吸Q放6.3109J, 由 Qcmt 可得,m30000kg。 一、选择题 1.(
8、2018 陕西)甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为 25和 75,现将一温度为 65的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到 45,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后乙容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化) ( ) A65 B 60 C55 D50 【答案】B 【解析】当将金属球放入甲容器中时,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:Q金=Q水 设金属球的质量为 m金、比热容为 c金、水的质量为 m水、水的比热容为 c水 则:Q金=m金c金(65-45) ,Q水=m水c水(45-25) 4 因为:Q金=Q水 所以:m金c金(65-45)=m水c水(45-25) 化简得:
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