题目
小明学习了热学的有关知识后，知道了水的比热容，他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、做饭等需要的时间，并把它折算成烧水的时间，即相当于每天将30 kg的水由20℃烧到100℃.
(1)试计算小明家一天烧水、做饭要消耗多少热量？
(2)如果普通煤的热值为3.0×10 J/kg，则小明家每天要烧掉多少千克的煤？
(3)小明家实际平均每天需烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤量0.5 kg计算，则小明家对煤的利用率是多少？
(4)煤的使用除了热效率低外，另一个主要缺点是什么？ |
题型：计算题难度：中档来源：同步题
所属题型：计算题
试题难度系数：中档
答案
(1)1.008×10 J
(2)0.336 kg
(3)16.8%
(4)产生废气，污染环境 |
考点梳理
初中三年级物理试题“小明学习了热学的有关知识后，知道了水的比热容，他想估算一下自”旨在考查同学们对
热量的计算、
热值、
热量的计算公式的应用、
能源消耗对环境的影响、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
- 热量的计算
- 热值
- 热量的计算公式的应用
- 能源消耗对环境的影响
考点名称：热量的计算
热量的概念：
热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大气压下温度上升1度c所产生的能量 ; 在温度不同的物体之间，热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中，物体之间的温度也不断出现微小差别，通过热量传递不断达到新的平衡。由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为热交换或热传递;热量的公制为焦耳。
热量的计算公式：
①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量。Q表示热量(J)，
Q=c·m·Δt.
Q吸=c·m·(t-t0)
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是与这个过程相关的比热(容).
热量的单位与功、能量的单位相同。在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)(为纪念科学家焦耳而立)。历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦。
注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。
△T=(t1-t0)
②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值( J/kg )，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W：总功)(热值与压强有关)
热量的单位：
Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳 J
m———表示某种燃料的质量———千克 kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克 J/kg
考点名称：热值
热值：热值指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，是一种物质特定的性质。单位是J/kg或J/m^3(气体)。
(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。
燃料热值计算公式
固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq，气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值( J/kg )，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W：总功)(热值与压强有关)
SI制国际单位： Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳 J
m———表示某种燃料的质量———千克 kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克 J/kg
热值的单位换算
燃料及其燃烧的关系
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)。
考点名称：热量的计算公式的应用
热量的概念：
热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大气压下温度上升1度c所产生的能量 ; 在温度不同的物体之间，热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中，物体之间的温度也不断出现微小差别，通过热量传递不断达到新的平衡。由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为热交换或热传递;热量的公制为焦耳。
热量的计算公式：
1、①经某一过程温度变化为△t，它吸收(或放出)的热量。Q表示热量(J)，
Q=c·m·Δt.
Q吸=c·m·(t-t0)
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是与这个过程相关的比热(容).
热量的单位与功、能量的单位相同。在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)(为纪念科学家焦耳而立)。历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦。
注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。△T=(t1-t0)
②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq Q表示热量(J)，q表示热值( J/kg )，m表示固体燃料的质量(kg)，V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W：总功)(热值与压强有关)
2、热量公式的变形式：
利用热量的计算公式，不仅可以计算物体吸收(或放出)热量的多少，还可以计算物质的比热容、质量、温度变化等。计算式为：
热量计算公式的应用
【2011中考真题】人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页，钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓，木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能.而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧，因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25 g.已知：来回拉一次钻弓需1.0 s，弓长为s=0.25 m，人拉弓的力为16 N，木头比热c=2×103 J/(kg·℃)，室温为20℃.
问：(1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少?
(2)人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25%被木棒尖端吸收，则1 s内可使木棒尖端温度提高多少℃?
(3)请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来?
【示范解析】
(1)人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功W=2FS=2×16 N×0.25 m=8 J;
(2)木棒尖端吸收的热量Q=ηW=25%×8 J=2 J，木棒尖端升高的温度△t=Q/cm=2 J/[2×103 J/(kg.℃)×0.25×10-3 kg]=4℃;
(3)使木棒燃烧起来的时间t=(260℃-20℃)÷4℃/s=60s.
考点名称：能源消耗对环境的影响
能源的消耗对环境的影响：
利用化石能源会造成窄气污染，加剧温室效应，加剧水土流火，使土地沙漠化，形成酸雨，对植物、建筑、金属构件造成危害，核滑漏会对人类和其他生物造成伤害。
目前全球能源形势比较严峻，能源工业所面临的经济增长、环境保护和社会发展的压力愈来愈大。其中发展中国家由于工业化进程速度加快使得能源消耗呈增加的态势，导致全球能耗平均指数持续增长，其后果将非常严重，不仅使地球不断变暖，造成生态环境恶化，引起自然灾害，同时还将加速消耗常规化石能源的储量。
地球上不同种类的能源对环境会产生各种影响。随着全球经济发展对能源需求的不断增加以及石油价格的屡创新高，煤炭成为缓解全球能源紧张的重要资源，去年煤炭的消费量占全球能源消费总量的26%。但是燃炭开采时要控出相当多的废碎石及矸石，矸石中的硫化物缓慢氧化发热，如散热不良或未隔绝空气就会自燃，目前有９％的矸石堆正在自燃，释放出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质。煤矿可能伴生硫、砷、铬、镉、铅、汞等元素与苯并芘之类的有机物，燃烧中进入气灰或渣，有的部分分解。每吨煤会产生13KG的烟尘，同时氡也随气体排出。
煤炭燃烧后灰渣中杂质的浓度将增高许多倍，经过煅烧与粉碎有害物质将变为更容易进入水或空气的形态，从而增加环境的负担，以至火电站释放出的放射性物质比核电站多。因此煤炭使用的关键问题是将加剧环境的污染，导致全球气候变暖以及煤炭中产生的废气将造成呼吸系统疾病增加、汞中毒等不良后果。对于煤炭污染的缓解办法是，通常二氧化碳需通过提高利用效率与节能减少污染，其它有害物质在燃烧前可采用洁净煤技术首先去掉无用有害杂质杂物等，燃烧中可采用沸腾床加石灰以固定硫，选用适当炉温以减少氮氧化物。
石油开采尤其是注水采油通常会影响地面升降，所注水可能在地下受到污染，有时甚至有少量放射性物质聚集在采油管道的某些部位；同时采炼中烧掉废气将产生浓烟，对环境将产生一定程度的影响；而储运中的燃爆与泄漏可引起严重污染。天然气除燃烧产物外，在使用与传输中甲烷也会发生损失与泄漏，其中还有一些氡随之进入室内。生物质燃料原属再生能源，金属元素很少，但在较差的炉灶中燃烧易生一氧化碳、烟及有机化合物。如果烟囱排烟能力差或处于严寒地带室内换气不良，室内有害物质可达很高浓度。各种能源中电力控制方便并易于传输，用燃料或核能经热机发电热效率有限，但通常会有相当发电量的一至两倍的热能需要就地耗散，可用冷却塔或传给水体，冬季可以利用余热，但夏季将会成为热污染。
水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响。输电效率高，但也要防止使人受到过强的电磁场，电晕放电产生离子也会有不良效应；而配送用的电力电容器含多氯联苯，包裹蒸汽管道用的石棉，退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染。水力能源发电效率高，产生的少量热能影响很少。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，属于环保能源。太阳能热水器等作为节约生活燃料的辅助手段非常有效，集热热机发电除需排出余热与占地面积较大外，并未发生重要的环境问题，太阳能电池在制造过程中会产生一些有害物质，但在使用时并无污染。
在地热利用中，温泉水中会溶有石中的有害物质，特别是高温温泉流出后随温度与成分的变化将集聚在水流或系统的某些部位，氡是其中一种。地热发电目前效率不高，并且会带出地下有害物质。在地热能源的开发和技术转让方面未来的发展空间与潜力巨大，但由于利用地热能源进行发电的成本较高，因此亟需进行更多的技术研究以解决这一问题。随着对地热资源的不断开发与研究，地热能源必将成为继水力、风力和太阳能之后又一种重要的新能源。
