Question

3．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给l0kg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．若在6min内完全燃烧了0.25kg的煤，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），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=0.25kg×3×10⁷J/kg=7.5×10⁶J；
（2）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=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{7.5×1{0}^{6}J}$×100%=33.6%．
答：
（1）煤完全燃烧产生的热量为7.5×10⁶J；
（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33.6%．

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．