燃料的热值:
定义 |
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量 |
物理意义 |
反映燃料燃烧放热本领的物理量 |
单位 |
J/kg或J/m3(气体) |
单位意义 |
例:干木柴热值1.2×107J/kg表示1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J |
性质 |
热值是燃料的一种特性 |
燃料燃烧放热公式 |
Q放=mq 或Q放=v·q m代表质量,单位kg q代表热值,单位J/kg V代表体积,单位m3 Q放代表放出的热量,单位J |
热值概念的理解:(1)燃料的热值与燃料的种类有关,热值反映的是所有能燃烧的物质的一种性质,也就是说它是燃料的一种特性,反映了不同燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能的本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
(2)“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽,1kg的某种燃料,只有在完全燃烧的情况下,放出的热量才等于这种燃料的热值,若该燃料在燃烧时没有完全燃烧,放出的热量就比对应的热值小。
燃料及其燃烧
能够燃烧并且在燃料时放出光和热的物质,叫做燃料。
燃料的燃烧是一种化学变化,在燃烧的过程中,燃料的化学能转化为内能,这就是我们常说的释放能量,然后,转移到其他物体上或转化为其他形式的能量供人们使用.
说明:按照状态,燃料可分为固体燃料(如煤、炭、木材等)、液体燃料(如汽油、煤油、石油等)和气体燃料(如天然气、煤气、沼气等)。
热机的效率:η=W
有用/Q
总×100%,其中W
有用指用来做有用功的能量,Q
总指完全燃烧释放的能量。
提高热机效率的途径:(1)燃料尽可能燃烧
(2)尽量减少各类热量的损失
(3)在热机的设计和制造上,采取先进技术
(4)使用时,注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。
机械效率、热效率、热机的效率的计算方法:效率问题是中考的热点问题,例如前面我们学习简单机械时的机械效率、太阳能热水器的吸热效率、炉子的放热效率等。
1.机械效率:
,其中W
有用指有用功,即对人们有用的功;W
总指利用机械做的总功。
2.热效率:
,其中Q
有用指有效利用的热量, E指总能量。如果是炉子,则E为燃料完全燃烧放出的热量(E=Q
总=mq);如果是太阳能热水器,则E为太阳射入的总能量;如果是电热器,则E为电流做功放出的热量(E=Ult)。
3.热机的效率:
,其中W
有用指用来做有用功的那部分能量,Q
总指燃料完全燃烧释放的能量。
温室效应和热岛效应 1.温室效应:温室效应指的是地球表面一些气体 (如二氧化碳、氟氯烃、甲烷、氮氧化物、低空臭氧等)吸收部分的太阳辐射能量后,转化成内能释放到地球表面而不能散去.于是造成地表温度升高的效应。
2.热岛效应:起城市“热岛效应”的主要原因有:
①工厂、交通工具等散发出大量的热量;
②城市的建筑物、马路上的砂石的比热容小,相同日照条件下升温快;
③城市中水少,使热量不能被充分吸收;
④楼群林立.难以形成空气对流,主要的改进措施有:植树造林、建绿地和人工湖等。
密度公式的应用:
(1)利用m=ρV求质量;利用V=m/ρ求体积
(2)对于密度公式,还要从以下四个方面理解
①同种物质,在一定状态下密度是定值,它不随质量大小或体积大小的改变而改变。当其质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也随着增大几倍,而比值是不变的。因此,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比;
②具有同种物质的物体,在同一状态下,体积大的质量也大,物体的体积跟它的质量成正比;
③具有不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比;
④具有不同物质的物体,在质量相同的条件下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比。
密度公式的应用:1.
有关密度的图像问题此问题一般是给出质量一体积图像,判断或比较物质密度。解答时可在横坐标(或纵坐标)任选一数值,然后在纵坐标(或横坐标)上找到对应的数值,进行分析比较。
例1如图所示,是甲、乙两种物质的m一V图像,由图像可知( )
A.ρ
甲>ρ
乙 B.ρ
甲=ρ
乙 C.ρ
甲<ρ
乙D.无法确定甲、乙密度的大小
解析:要从图像直接看出甲、乙两种物质的密度大小目前还做不到,我们要先借助图像,根据公式ρ =
总结规律后方可。
如图所示,在横轴上任取一点V
0,由V
0作横轴的垂线V
0B,分别交甲、乙两图线于A、B两点,再分别从A、B两点作纵轴垂线,分别交纵轴于m
甲、m
乙两点。则甲、乙两种物质的密度分别为
,ρ
乙=
,因为m
甲<m
乙,所以ρ甲<ρ乙,故C正确。
2. 密度公式ρ =及变形、m=ρV的应用:
密度的公式是
ρ =,可得出质量计算式m=ρV 和体积计算式
。只要知道其中两个物理量,就可以代入相应的计算式进行计算。审题时注意什么量是不变的,什么量是变化的。
例2某瓶氧气的密度是5kg/m
3,给人供氧用去了氧气质量的一半,则瓶内剩余氧气的密度是_____;容积是10L的瓶子装满了煤油,已知煤油的密度是 0.8×10
3kg/m
3,则瓶内煤油的质量是_____,将煤油倒去4kg后,瓶内剩余煤油的密度是______。
解析:氧气用去一半,剩余部分仍然充满整个氧气瓶,即质量减半体积不变,所以氧气的密度变为 2.5kg/m
3。煤油倒去一半后,体积质量同时减半,密度不变。
答案:2.5kg/m
3;8kg;0.8×10kg/m
3。
3. 比例法求解物质的密度 利用数学的比例式来解决物理问题的方法称之为 “比例法”。能用比例法解答的物理问题具备的条件是:题目所描述的物理现象,由初始状态到终结状态的过程中至少有一个量保持不变,这个不变的量是由初始状态变成终结状态的桥梁,我们称之为“中介量”。
例3甲、乙丽个物体的质量之比为3:2,体积之比为l:3,那么它们的密度之比为( )
A.1:2B.2:1C.2:9D.9:2
解析:(1)写出所求物理量的表达式:
,
(2)写出该物理量比的表达式:
(3)化简:代入已知比值的求解:
密度、质量、体积计算中的“隐含条件” 问题: 很多物理问题中的有些条件需要仔细审题才能确定,这类条件称为隐含条件。因此寻找隐含条件是解决这类问题的关键。以密度知识为例,密度计算题形式多样,变化灵活,但其中有一些题具有这样的特点:即质量、体积、密度中的某个量在其他量发生变化时保持不变,抓住这一特点,就掌握了求解这类题的规律。
1.隐含体积不变例1一个瓶子最多能装0.5kg的水,它最多能装_____kg的水银,最多能装_____m
3的酒精。 ρ水银=13.6×10
3kg/m
3,ρ水=1.0×10
3kg/m
3,ρ酒精= 0.8×10
3kg/m
3)
解析:最多能装即装满瓶子,由最多装水量可求得瓶子的容积为V=5×10
-4m
3,则装水银为m
水银=13.6×10
3kg/m
3×5×10
-4m
3=6.8kg。装酒精的体积为瓶子的容积。
答案6.8;5×10
-4
2. 隐含密度不变例2一块石碑的体积为V
样=30m
3,为测石碑的质量,先取了一块刻制石碑时剔下来的小石块作为样品,其质量是m
样=140g,将它放入V
1=100cm
3的水中后水面升高,总体积增大到V
2=150cm
3,求这块石碑的质量m
碑。
解析:此题中隐含的条件是石碑和样品是同种物质,密度相同,而不同的是它们的体积和质量。依题意可知,样品体积为:
V
样=V
2-V
1=150cm
3一100cm
3=50cm
3 =5.0×10
-5m
3得
=84t
答案:84t
3. 隐含质量不变例3质量为450g的水结成冰后,其体积变化了 ____m3。(ρ水=0.9×10
3kg/m
3)
解析:水结成冰后,密度减小,450g水的体积为
,水结成冰后,质量不变,因此冰的体积为
=500cm
3=5.0×10
-4m
3,
=5.0× 10
-4m
3一4.5×10
-4m
3=5×10
-5m
3。
合金物体密度的相关计算: 首先要抓住合金体的总质量与总体积分别等于各种物质的质量之和与体积之和这一特征,然后根据具体问题,灵活求解。
例两种不同的金属,密度分别为ρ1、ρ2:
(1)若墩质量相等的金属混合后制成合金,则合金的密度为____。
(2)若取体积相等的金属混合后制成合金,则合金的密度为_____。
解析:这道题的关键是抓住“两总”不变,即总质量和总体积不变。在(1)中,两种金属的质量相等,设为m1=m2=m,合金的质量m
总=2m,则密度为ρ1的金属的体积V1=
,密度为ρ2的金属的体积V2=
,合金的体积
,则合金的密度
在(2)中两种金属的体积相等,设为
,合金的体积
,密度为ρ1的金属的质量m1=
,密度为ρ2的金属的质量为
,合金的质量m总
,合金的密度为
。
答案:
注意:上述规律也适用于两种液体的混合,只要混合液的总质量和总体积不变即可。
重力的计算公式:物体所受的重力跟它的质量成正比,g=
,G=mg。(g=9.8N/g)
重力与质量的区别和联系:
|
质量 |
重力 |
区别 |
概念 |
物体所含物质的多少 |
由于地球吸引而使物体受到的力 |
符号 |
m |
G |
量性 |
只有大小,没有方向 |
既有大小,又有方向 |
单位 |
千克(kg) |
牛顿(N) |
与地理位置的关系 |
与位置无关 |
与位置有关 |
公式 |
m=ρV |
G=mg |
测量工具 |
天平 |
测力计 |
联系 |
重力与质量的关系是G=mg(g=9.8N/kg) |
重力加速度: 重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显著减小,此时不能认为g为常数。
距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到最大。