《2025年名校课堂九年级物理上册人教版河南专版》

【例 1】(2024·洛阳期末)如图为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入 40 g 的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中 1 kg 的水温度从 20 ℃升高到了 70 ℃。已知固体酒精的热值为 1.5×10⁷ J/kg,水的比热容是 4.2×10³ J/(kg·℃)。
(1)水吸收的热量是多少?
(2)测得固体酒精炉的热效率是多少?
(3)请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。

答案： 解:
(1)水吸收的热量:
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t-t_{0})$
$=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×1kg×(70^{\circ }C-20^{\circ }C)$
$=2.1×10^{5}J$
(2)固体酒精完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=m_{酒精}q_{酒精}=40×10^{-3}kg×1.5×10^{7}J/kg=6×10^{5}J$
固体酒精炉的热效率:
$η=\frac {Q_{吸}}{Q_{放}}×100\% =\frac {2.1×10^{5}J}{6×10^{5}J}×100\% =35\% $
(3)固体酒精不能完全燃烧,而且加热过程中有热量的损失,使得固体酒精炉热效率不高。

【例 2】“运 - 20 机票致敬白衣战士”登上热搜,无数网友点赞,若运 - 20 在高空中飞行时在恒定的水平推力 $F$ 的作用下,以 720 km/h 的速度沿水平方向匀速航行 1 h,需要完全燃烧航空煤油 4 800 kg,已知飞机发动机的机械功率是 3.2×10⁷ W,航空煤油的热值为 4×10⁷ J/kg。求:
(1)4 800 kg 航空煤油完全燃烧放出的热量。
(2)发动机获得的水平推力 $F$ 做的功。
(3)该飞机发动机的效率。

答案： 解:
(1)航空煤油完全燃烧放出的热量:
$Q_{放}=mq=4800kg×4×10^{7}J/kg=1.92×10^{11}J$
(2)发动机获得的水平推力F做的功:
$W=Pt=3.2×10^{7}W×1×3600s=1.152×10^{11}J$
(3)该飞机发动机的效率:
$η=\frac {W}{Q_{放}}×100\% =\frac {1.152×10^{11}J}{1.92×10^{11}J}×100\% =60\% $

1.(2024·哈尔滨)完全燃烧 0.1 m³ 的天然气放出的热量是3×10⁵J;若这些热量的 20%被 4 kg 的液体吸收,使其温度升高 50 ℃,则该液体的比热容是3×10³J/(kg·℃)。($q_{天然气}=3.0×10^{7} J/m^{3}$)

答案： 3×10⁵ 3×10³

2.(2024·宿迁)氢能是新能源利用的新潮流,加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行车,一次性充满 0.02 kg 氢气,2 h 能匀速骑行 50 km,氢能自行车与骑行者总质量为 84 kg,骑行时受到的阻力为总重的 0.05 倍,氢气热值为 1.4×10⁸ J/kg。氢气完全燃烧产生的热量是2.8×10⁶J,氢气的利用效率是75%。($g$ 取 10 N/kg)

答案： 2.8×10⁶ 75%