Question

14．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．水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤的热值约为3×10⁷J/kg．求：
（1）用煤炉给水加热，是将煤的化学能最终转化为水的内能．
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）若煤炉烧水时的热效率为42%，则至少需要燃烧煤的质量是多少？

Answer 1

分析 （1）燃料的燃烧都是将化学能转化为内能；
（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）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出需要放出的热量，根据Q=mq求出需要的煤．

解答 解：（1）用煤炉给水加热，是将煤的化学能转化为水的内能；
（2）经过6min时间加热，水温由20℃升高到80℃，
水所吸收的热量；
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁶J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得煤燃烧需放出热量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{42%}$=6×10⁶J，
由Q_放=mq得，燃烧煤的质量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{6×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J}$=0.2kg．
答：（1）化学；内；
（2）经过6min时间加热，水吸收2.52×10⁶J热量；
（3）若煤炉烧水时的热效率为42%，则至少需要燃烧0.2kg煤．

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．