初中物理燃料的热值及其计算试题

某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车，风车转动带动发电机发电，它发电的原理是 　　现象。若太阳光辐射到该电池板的能量为 $2.7\times {10}^{7}J$，这与完全燃烧 　　焦炭放出的热量相当（焦炭的热值为 $3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$）。

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过 　　方式实现的；正常工作 $1\mathit{min}$ ，柴油机输出的有用功 　　 $J$ ，消耗柴油 　　 $\mathit{kg}$ ，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 　　 $N$ 。 $\left(q_{\mathit{柴油}}=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

型号	$\mathit{HR}05b$
活塞行程	$100\mathit{mm}$
转速	$2400r/\mathit{min}$
输出功率	$8\mathit{kW}$
效率	$40\%$

小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为的水壶装满水，水的初温是，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是，水刚烧开时天然气表的示数变为，天然气的热值为，水的比热容，当地大气压为标准大气压。求：

（1）水吸收的热量（不计水的热量损失）；

（2）天然气完全燃烧放出的热量；

（3）天然气灶的效率。

小明用酒精灯将质量为 $100g$ 、初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热到 ${90}^{°}\text{C}$ （未沸腾），共燃烧了 $7g$ 酒精 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\blacksquare }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，酒精的热值为 $q=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$ 。则下面说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $14\%$
B．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $14\%$
C．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $1.4\%$
D．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $1.4\%$

小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m ³。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）。求：

（1）在这个过程中水吸收了多少热量？

（2）请你帮小明算出天然气的热值。

如图所示，小明在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与柴油机的 　    　冲程相同。小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×10 ⁶J，这些能量相当于完全燃烧 　    　m ³的天然气，若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下这些热量可将 　    　kg20℃的水烧开。（c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）；q _天然气＝4×10 ⁷J/m ³）

使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是 　         　J；若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气 　         　m³。（水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气热值为4.2×10⁷J/m³）

英雄攀枝花，阳光康养地。攀枝花日照丰富，为了节约能源，攀枝花很多屋顶都安装了太阳能热水器。已知太阳能热水器储水箱内盛有 $100\mathit{kg}$的水，在阳光照射下，水的温度升高了 ${26}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$。求：

（1）水吸收的热量；

（2）这些热量相当于完全燃烧多少煤气放出的热量。 $\left(q_{\mathit{煤气}}=3.9\times {10}^{7}J/m^3\right)$

改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度在平直公路上匀速行驶 $100\mathit{km}$ ，消耗了汽油 $6L$ ，汽车发动机功率为 $12\mathit{kW}$ ，已知：汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，汽油的密度为 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。求该汽车匀速行驶 $100\mathit{km}$ 过程中：

（1）消耗汽油的质量；

（2）发动机所做的功；

（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。

下列关于信息、能源和材料的说法中正确的是 $($ 　　 $)$

A．	华为手机的芯片中含有半导体材料
B．	煤、石油和天然气都是化石能源，电能是一次能源
C．	我国自主研发的"北斗"卫星导航系统，通过超声波提供定位服务
D．	我国的"长征五号" $B$ 型火箭用液态氢作燃料，是因为它含有的热量多

人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的　　（选填“热值”“热量”或“温度” $)$不同，完全燃烧 $0.28m^3$的天然气可放出　　 $J$的热量，这些热量若全部被水吸收，可让　　 $\mathit{kg}$的水温度升高 ${20}^{°}\text{C}[$已知天然气热值 $q=3.0\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)]$。

合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×10⁷J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 　        　J，燃烧时燃料油的化学能转化为 　        　能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使 　        　kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过 　        　的方式改变水的内能。

一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×10³N，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg

（1）汽车在这段时间做的功是多少？

（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）

（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。

一台汽油机飞轮的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做了　   　次功。如果汽油机在一段时间内消耗了0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量　   　J．汽油机用水作冷却液，是利用水的　   　大的特点。（q_汽油＝4.6×10⁷J/kg）