Question

13．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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2kg的煤，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤的热值约为3×10⁷J/kg．求：
（1）2kg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）在这6min里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）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）燃烧煤的质量m_煤=2kg，煤完全燃烧产生的热量Q_放=m_煤q=2kg×3×10⁷J/kg=6×10⁷J；
（2）水的质量m_水=10kg，加热前水的温度t₀=20℃，加热后水的温度t=80℃，
水吸收的热量：Q_吸=cm_水（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%=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{6×1{0}^{7}J}$×100%=4.2%．
答：（1）煤完全燃烧产生的热量为6×10⁷J；
（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4.2%．

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．