Question

2．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给4kg的水加热，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．若从计时开始的4min内完全燃烧了0.3kg的煤，已知：水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤的热值为3×10⁷J/kg．
（1）此过程中水吸收的热量．
（2）0.3kg煤完全燃烧放出的热量．
（3）煤炉烧水时的热效率．

Answer 1

分析 （1）由图知，经过4min时间加热，水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）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；
（3）烧水时的热效率（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）4min内水温由20℃升高到70℃，
水吸收的热量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×4kg×（70℃-20℃）=8.4×10⁵J；
（2）煤完全燃烧产生的热量：Q_放=mq=0.3kg×3×10⁷J/kg=0.9×10⁷J；
（3）煤炉烧水时的热效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{0.9×1{0}^{7}J}$×100%≈9%．
答：（1）经过4min时间加热，水所吸收的热量为8.4×10⁵J；
（2）煤完全燃烧产生的热量为0.9×10⁷J；
（3）煤炉烧水时的热效率为9%．

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，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．