Question

19．物理兴趣小组的同学，用电水壶给1.2L水加热，同时绘制出了人体所示的加热过程中，水温随时间变化的图线．
（1）从图象可知水温升高先快后慢，请你对此现象进行解释．
（2）经过6min时间的加热，水吸收了多少热量？
（3）若改用q=3×10⁷J/kg的燃气加热同样的水，使其升高相同的温度，需完全燃烧燃气0.024kg，求此燃气炉的热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）发生热传递的条件是存在温度差，温度差越大，热传递越快．
（2）线根据密度的变形公式求出水的质量，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）从图中可知，第2min时，水的温度为50℃，上升到70℃后温度上升的越来越慢，原因是水与环境的温度差越大热传递越快，所以水温度上升的速度越来越慢．
（2）根据公式ρ=$\frac{m}{V}$得，电水壶中水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
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•℃）×1.2kg×（80℃-20℃）=3.024×10⁵J；
（3）完全燃烧燃气0.024kg放出的热量Q_放=mq=3×10⁷J/kg×0.024kg=7.2×10⁵J，
所以燃气炉烧水时的热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.024×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%=43.2%．
答：（1）水温升高后，与环境的温差越大，水散热越快；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为3.024×10⁵J；
（3）燃气炉烧水时的热效率为43.2%．

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此题考查热传递的条件和对图象的分析．其中在图象中提取有价值信息，是我们需要提高的能力之一．