零五网 全部参考答案 课课练答案 2026年课课练九年级物理上册苏科版 第48页解析答案
四、计算与应用题
20. 2017年5月18日,我国在南海试采可燃冰实现连续稳定产气。$1\ \mathrm{m}^3$可燃冰分解后,可释放出约$150\ \mathrm{m}^3$天然气。已知$q_{\mathrm{天然气}}=2.1×10^7\ \mathrm{J/m}^3$、$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$、天然气的密度约为$0.72\ \mathrm{kg/m}^3$,求:
(1)$150\ \mathrm{m}^3$天然气的质量约为多少千克。
(2)$1\ \mathrm{m}^3$可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量是多少焦。
(3)在标准大气压下,若上述热量全部被水吸收,则可将$1×10^4\ \mathrm{kg}$的水从$20\ \mathrm{℃}$加热至多少摄氏度?
答案:(1) 108 kg (2) $3.15×10^9$ J (3) $95\ \mathrm{℃}$
解析:
【分析】
本题为热学综合计算题,需分三步求解:
1. 求天然气质量:利用密度公式变形,代入天然气的密度和体积计算;
2. 求天然气完全燃烧放热:利用热值公式,代入热值和体积计算;
3. 求水的末温:根据热量全部被吸收的关系,结合吸热公式算出温度变化,再加上初始温度,注意标准大气压下水的沸点限制。
【解析】
解:
(1) 根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,变形得150 m³天然气的质量:
$m=\rho V=0.72\ \mathrm{kg/m^3}×150\ \mathrm{m^3}=108\ \mathrm{kg}$;
(2) 天然气完全燃烧放出的热量:
$Q_{\mathrm{放}}=q_{\mathrm{天然气}}V=2.1×10^7\ \mathrm{J/m^3}×150\ \mathrm{m^3}=3.15×10^9\ \mathrm{J}$;
(3) 由题意知水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=Q_{\mathrm{放}}=3.15×10^9\ \mathrm{J}$,根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}\Delta t$,得水升高的温度:
$\Delta t=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{c_{\mathrm{水}}m_{\mathrm{水}}}=\frac{3.15×10^9\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1×10^4\ \mathrm{kg}}=75\ \mathrm{℃}$;
水的末温:$t=t_0+\Delta t=20\ \mathrm{℃}+75\ \mathrm{℃}=95\ \mathrm{℃}$(标准大气压下水沸点为100℃,95℃未超过沸点,合理)。
【答案】
(1) 108 kg (2) $3.15×10^9$ J (3) $95\ \mathrm{℃}$
【知识点】
密度公式应用、热值计算、热量计算(比热容)
【点评】
本题结合密度、热值、比热容的基础知识点,属于常规热学计算题,解题关键是牢记相关公式并正确代入数值,需注意标准大气压下水的沸点限制,难度较低,适合基础阶段学生练习。
【难度系数】
0.6
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