《2025年智慧学习明天出版社九年级物理全一册沪科版》

24. 将初温相同的液体装入如图 14-9 所示的五组实验装置中,烧杯(相同)、温度计、铁架台和燃烧灯外,另提供天平和秒表.

(1) 实验目标一：比较水和油的比热容大小.器材选择：选择①④两组装置进行实验,通过加热时间比较水和油吸收热量的多少.
(2) 实验目标二：比较酒精和煤油的热值大小.器材选择：选择②③或④⑤两组装置进行实验.设计实验：在两个装置的燃烧灯中注入质量相同的酒精和煤油(保证实验过程两烧杯中的液体均未沸腾).请简述他分析实验信息、进行科学论证得出哪种燃料热值大的过程：在两个装置的燃烧灯中注入相同质量的酒精和煤油,待燃料完全燃尽后,比较液体升高的温度,就可判断燃料热值的大小.
(3) 实验目标三：测量酒精的热值.选择①装置进行实验,酒精灯加热 12 min 使水温由 10℃升高 30℃,刚好消耗掉 2 g 酒精,若不计热量损失,酒精的热值为2.52×10⁶ $ J/kg $. [ $ c_{水} = 4.2×10^{3} \, J/(kg·℃) $ ]

答案：
(1)①④ 加热时间
(2)②③或④⑤ 在两个装置的燃烧灯中注入相同质量的酒精和煤油,待燃料完全燃尽后,比较液体升高的温度,就可判断燃料热值的大小
(3)2.52×10⁶

25. 每到夏收季节,农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧,这不仅造成资源浪费、环境污染,而且极易引发火灾.为解决这一问题,现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤.若燃烧秆浆煤(热值为 $ 2.4×10^{7} \, J/kg $),使 50 kg、20℃的水温度升高到 80℃,求：
(1) 水需吸收的热量；
(2) 如果秆浆煤完全燃烧释放的热量有 30%被水吸收,需要燃烧多少千克秆浆煤？

答案：
(1)1.26×10⁷ J
(2)1.75 kg

26. 我国是全球第一个实现了“可燃冰”连续稳定开采的国家.“可燃冰”是在深海中形成的天然气水合物,在 1 标准大气压下,“可燃冰”的热值是天然气热值的 180 倍(天然气的热值为 $ 3.5×10^{7} \, J/m^{3} $).
(1) 完全燃烧 60 L 的“可燃冰”可以将 1 标准大气压下质量为 1 t、初温为 20℃的水升高多少摄氏度？(不计热损失)
(2) 一辆以天然气为燃料的汽车在平直的公路上匀速行驶时所受阻力为 210 N,如果以 60 L 的“可燃冰”为燃料可以连续行驶 720 km,则汽车发动机的效率是多少？

答案： 解:
(1)可燃冰的热值$q_{可燃冰}=180q_{天然气}=180×3.5×10^{7}\ J/m^3=6.3×10^{9}\ J/m^3$,$V=60\ L=60×10^{-3}\ m^3$,完全燃烧60 L的"可燃冰"放出的热量$Q_{放}=qV=6.3×10^{9}\ J/m^3×60×10^{-3}\ m^3=3.78×10^{8}\ J$,不计热量损失,$Q_{吸}=Q_{放}=3.78×10^{8}\ J$.由公式$Q_{吸}=cm\Delta t$可得水升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{3.78×10^{8}J}{4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)×10^{3}\ kg}=90\ ℃$,水的初温为20 ℃,升高90 ℃,则末温为110 ℃,而在标准大气压下,水的沸点为100 ℃,所以完全燃烧60 L的"可燃冰"可以将质量为1 t、初温为20 ℃的水升高$100\ ℃-20\ ℃=80\ ℃$.
(2)汽车在平直的公路上匀速行驶时所受阻力和牵引力是一对大小相等的平衡力,$F=f=210\ N$,牵引力做功$W=Fs=210\ N×720×10^{3}\ m=1.512×10^{8}\ J$,发动机的效率$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}×100\%=\frac{1.512×10^{8}\ J}{3.78×10^{8}\ J}×100\% =40\%$. 答:
(1)完全燃烧60 L的"可燃冰"可以将质量为1 t、初温为20 ℃的水升高80 ℃.
(2)汽车发动机的效率是40%.