Question

【题目】某物理兴趣小组的同学，用天然气给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图线，若在6min内完全燃烧了0.18kg的天然气（每分钟放热相同）．（水的比热容为4.2×103J/（kg℃）），天然气的热值为5×107J/kg．

（1）完全燃烧0.18kg天然气释放的热量为多少？

（2）“2～4min”内水吸收的热量是多少？

（3）在烧水过程中，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”哪段时间内热效率最高？最高热效率是多少？

Answer 1

【答案】（1） 9×106 J （2）8.4×105J （3）0~2min热效率最高 42%

【解析】

(1)天然气完全燃烧产生的热量：

Q放=m天然气q天然气=0.18kg×5×107J/kg=9×106J。

(2)2～4min，水升高的温度：

△t=70℃-50℃=20℃，

则水吸收的热量：

Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×20℃=8.4×105J。

(3)由图可知，随着水温的不断升高，温度变化越来越慢，故0～2min时间内，在吸收热量相同的情况下，升高的温度最高，热效率最大；
0～2min内，水升高的温度：

△t′=50℃-20℃=30℃，

水吸收的热量：

Q吸′=c水m水△t′=4.2×103J/（kg℃）×10kg×30℃=1.26×106J，

0～2min内，天然气释放的热量

，

烧水时的最高热效率：

。

答：(1)天然气完全燃烧产生的热量为9×106J；
(2)2～4min时间，水所吸收的热量为8.4×105J；
(3)“0～2min”烧水的效率最高；最高热效率为42%。