题目内容

【题目】如图甲所示,在标准大气压下,用烧水效率为28%的普通煤炉把壶内初温为20℃、质量为5kg的水烧开,需完全燃烧煤的质量为kg.为提高煤炉效率,某大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在消耗等量煤烧开壶内初温相同、等量水的过程中,还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,则双加热煤炉的烧水效率是 . [q煤=3×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg℃)]

【答案】0.2;42%
【解析】解:(1)1标准大气压下水的沸点为100℃,把壶内20℃,5kg水烧开,水吸收的热量:Qcmt1=4.2×103J/(kg℃)×5kg×(100℃20℃)=1.68×106J,普通煤炉的烧水效率为28%,由η 可得煤完全燃烧放出的热量:QQη=1.68×10628%=6×106J,由Qmq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量:m =0.2kg
(2)由题可知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,则炉壁间水吸收的热量:Qcmt2=4.2×103J/(kg℃)×10kg×(40℃20℃)=8.4×105J,而壶内水的初温、末温以及质量均不变,则壶内水吸收热量不变,所以,双加热煤炉中水吸收的总热量:Q吸总Q+Q=1.68×106J+8.4×105J=2.52×106J,由题意可知,双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等,则这些煤完全燃烧放出的热量不变,所以,双加热煤炉的烧水效率:η′= ×100%=42%.
故答案为:0.2;42%.

(1)利用吸热公式求水吸收的热量;知道普通煤炉的烧水效率,利用效率公式可得煤完全燃烧放出的热量;利用Q=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量;

(2)由题知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量;因壶内水吸收热量不变,则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量(有用能量);因双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变,利用效率公式求出双加热煤炉的烧水效率.

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