Question

2．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10L水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6min内完全燃烧了0.3kg的煤，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），水的密度为l．0×l0³kg/m³，煤的热值约为3×10⁷J/kg．求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率．

Answer 1

分析 （1）已知煤的质量和热值，利用Q=mq可求得煤完全燃烧产生的热量；
（2）由图象可知，经过6min时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；
（3）热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比．

解答 解：（1）煤完全燃烧产生的热量：
Q_放=mq=0.3kg×3×10⁷J/kg=9×10⁶J，
（2）水的体积V=10L=10dm³=0.01m³，
水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.01m³=10kg，
由图可知，经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃，
则水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）
=2.52×10⁶J；
（3）煤炉烧水时的热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{9×1{0}^{6}J}$×100%=28%；
答：（1）煤完全燃烧产生的热量为9×10⁶J；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×10⁶J；
（3）煤炉烧水时的热效率为28%．

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用以及明白煤炉效率的含义，能从液体的温度随时间变化的图象搜集有关信息是本题的关键．