Question

20．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10Kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的曲线，若在6min内共完全燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤的热值为3×10⁷J/kg．这些煤完全燃烧产生的热量是1.8×10⁷J；假如单位时间燃烧煤的质量相同，则在烧水过程中，0～2min热效率最高（选填“0～2min“、”2～4min“或“4～6min“），其值为21%．

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，0-2min时间加热，水升高的温度最高可知其热效率最高；
（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）煤完全燃烧产生的热量Q_放=mq=0.6kg×3×10⁷J/kg=1.8×10⁷J；
（2）图中所示在0～2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高；
（3）在0～2min时间内煤完全燃烧产生的热量Q_放1=Q_放×$\frac{1}{3}$=1.8×10⁷J×$\frac{1}{3}$=6×10⁶J；
在0～2min时间内水吸收的热量Q_吸1=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（50℃-20℃）=1.26×10⁶J；
煤炉烧水时的热效率η=$\frac{{Q}_{吸1}}{{Q}_{放1}}$=$\frac{1.26×1{0}^{6}J}{6×1{0}^{6}J}$×100%=21%．
故答案为：1.8×10⁷；0～2min；21%．

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．