初中物理中涉及热量计算的公式有以下两个:
1. 热量Q=mcΔt,其中Q代表热量,单位是焦耳(J);m代表质量,单位是千克(kg);c代表比热容,单位是焦耳每千克摄氏度(J/(kg·℃));Δt代表温度变化,单位是摄氏度(℃)。
2. 热值q=Q/m,其中q代表热值,单位是焦耳每千克(J/kg);Q代表热量,单位是焦耳(J);m代表质量,单位是千克(kg)。
以上公式适用于计算物质在燃烧、加热等过程中产生的热量变化。请注意,公式中的符号可能根据上下文的实际使用而有所变化。
题目:
一个容量为3升的烧杯里装满了25℃的水。现在,你使用一个功率为100瓦的电热器来给这个烧杯里的水加热。
已知水的比热容为4.2 x 10^3焦耳/(千克·摄氏度)
电热器的热散失率为20%
问:将这个烧杯里的水加热到65℃需要多长时间?
分析:
热量计算公式:
初始状态下的热量 = 水的质量 × 水的比热容 × 温度变化
加热过程中的热量 = 消耗的电能 × 热散失率
其中,水的质量可以通过烧杯的容量和水的密度来计算。
解答:
首先,我们根据题目中的数据计算初始状态下的热量:
初始状态下的热量 = 水的质量 × 水的比热容 × (65℃ - 25℃)
水的密度为1 kg/L,所以初始状态下水的质量为3升/3千克 = 3千克。
初始状态下的热量 = 3千克 × 4.2 x 10^3焦耳/(千克·摄氏度) × (65℃ - 25℃) = 4.5 x 10^4焦耳
接下来,我们根据题目中的数据计算加热过程中所需的热量:
加热过程中的热量 = 消耗的电能 × 热散失率 = 100瓦 × 时间 × (65℃ - 25℃) / (1 - 20%) = 7.5 x 10^4焦耳
最后,为了求出加热时间,我们需要将加热过程中的热量除以初始状态下的热量:
时间 = (7.5 x 10^4焦耳) / (4.5 x 10^4焦耳) = 1.67小时
所以,将这个烧杯里的水加热到65℃需要大约1.67小时。