初中物理内能计算题

小明是个很善于把物理知识应用于实际的同学，最近他家中新安装了天然气热水器，如图所示。小明仔细观察了包装箱、热水器铭牌，获得了以下信息：①包装箱及热水器的总质量为16kg；②“堆码层数极限”标志数为11，即该包装箱在仓储时从地面开始，平放时最大堆放层数是11层，超过则可能把最底层的包装箱压坏；③根据包装箱尺寸计算出平放时的底面积为0.4m² ；④热效率为87%。表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有87%的转化为水的内能；⑤加热模式为“即热式”。即用热水器给水加热时，只要接通开关让自来水流过热水器，流出的水即可达到设定的水温。
水暖想估测该热水器的实际热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他接通热水器工作开关，当流出40kg热水时，让热水器停止工作。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出的热水温度为40℃，观察天然气表得知共用了0.15m³的天然气，天然气的热值为3.2×10⁷J/m³，水的比热容4.2×10³J/(kg·℃),g取10N/kg。
请帮小明解答下列问题：

（1）若在仓储时堆码层达到了极限11层，则最下层的包装箱承受的压强是多大？
（2）小明在估测过程中，①流过热水器的水吸收的热量是多少？②天然气完全燃烧释放的热量是多少？
（3）该热水器的实际效率是多少？

王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)。如果木炭的热值为3.4×10⁷J/kg，它燃烧放出的热有10﹪被水吸收。求：

（1）在这个过程中水吸收的热量；
（2）在这个过程中用掉多少木炭。

自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示， 电热丝电阻分别为R₁、R₂，请根据说明书提供的信息计算（水的密度ρ_水=1×10³ kg/m³，水的比热容C_水=4.2×10³ J/kg℃）

饮水机参数

热水温度：≥90 ℃

热胆容积：2 L

额定功率：1000 W

保温功率：40 W

额定电压：220 V

频率：50 Hz

（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20℃加热到90℃，需用多长时间？
(2)开关断开时，饮水机处于        状态（填“加热”或“保温”）。
（3）电阻丝R₁的阻值。

现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小芳洗一次澡用热水0.05m³，水的比热容是4.2×10³J／(kg·℃)。求：
(1)所用热水的质量为多少？
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70％被水吸收，需要消耗多少m³的天然气？(天然气的热值是4×10⁷J／m³)

物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热，他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示．已知酒精的热值是3×10⁷J／kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗1g酒精．那么请问：

（1）经分析：图________是沙子吸热升温的图象．
（2）加热到沸腾时，水吸收了多少热量？
（3）酒精完全燃烧过程中热量的利用率是多少？
（4）试求出沙子的比热容．

已知煤气的热值为3.6×10⁷J／m³，0.28m³的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50％被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c_水＝4.2×10³J／（kg·℃）]

小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃。请你求解下列问题：
（1）水吸收的热量；[c_水＝42×10³J／（kg·℃）]
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少煤气？（煤气的热值为q＝4.2×10⁷J／kg）

某同学家煮饭、烧水使用的是天然气，已知天然气的热值为8.4×10⁷J／m³，放出的热量有40％被水有效利用，现要将质量为4kg，初温为20℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？[水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）]

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃，求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c＝4.2×10³J／（kg·℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q＝4.2×10⁷J／kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）

有一根烧红的铁钉，质量是2g，放出920J的热量后，温度降低到20℃，求铁钉的初温。[c_铁＝0.46×10³J／（kg·℃）]

泰安中科环保电力有限公司是一家焚烧生活垃圾的发电厂，它每年通过焚烧垃圾可生产出1.2亿千瓦时的电能。假若燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×10¹⁰J的热量，则这些热量可以在一个标准大气压下将多少千克的水由20℃加热到沸腾？[c_水＝4.2×10³J／（kg·℃）]

对200g的水加热，水的沸腾图象如图，请你计算水在AB段吸收的热量（请写出计算过程）。

电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高挡的转换。

(1)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？[不计热损失，c_水＝4.2×10³J／(kg·℃)，结果保留两位小数]
(2)加湿器在低挡时的发热功率；
(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。

额定电压	220V
额定最大发热功率	400W
水箱容积	4L
适用面积	40～60m^2

 

CFXB型热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R₀、R为电热丝．当开关S接加热档时，电路的功率为1000W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R₀、R阻值恒定不变。

整壶水的质量	2kg
额定电压	220V
加热时的总功率	1000W
保温时的功率	44W

 
（1）在保温档正常工作时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R₀、R的阻值多大？
（3）在一标准大气压下把一满壶水从30℃烧开需要14分钟，求这个热水壶的效率是多少？（c_水=4.2×10³J/(㎏·℃)

某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示。如图是电水壶的电路图，R为加热器。当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热，当水沸腾后，会自动断开进入保温状态。从而实现了自动温度开关控制。若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压。则：
（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R₀的电功率是多少？

额定电压	220V
额定功率	4400W
水壶装水质量	10kg
频率	50Hz