Question

20．某物理興趣小組的同學，用煤爐給30L的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線，若在6min內(nèi)完全燃燒了1kg的煤，煤的熱值約為3×10⁷J/kg．求：
（1）煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量．
（2）0～6min時間加熱過程損失的熱量多大？
（3）煤爐燒水時的熱效率．

Answer 1

分析 （1）已知煤的質(zhì)量和熱值，利用Q=mq可求得煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量；
（2）根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，由圖知，經(jīng)過6min時間加熱，水升高的溫度值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；然后根據(jù)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量和水吸收的熱量計算加熱過程損失的熱量；
（3）燒水時的熱效率（熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比）．

解答 解：（1）1kg煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量：
Q_放=mq=1kg×3×10⁷J/kg=3×10⁷J；
（2）水的體積V=30L=30dm³=0.03m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.03m³=30kg，
由圖知，經(jīng)過6min時間加熱，水溫從20℃升高到80℃，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm′（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×30kg×（80℃-20℃）=7.56×10⁶J，
0～6min時間加熱過程損失的熱量為：
Q_損=Q_放-Q_吸=3×10⁷J-7.56×10⁶J=2.244×10⁷J；
（3）煤爐燒水時的熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{7.56×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J}$×100%=25.2%．
答：（1）煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3×10⁷J；
（2）0～6min時間加熱過程損失的熱量為2.244×10⁷J；
（3）煤爐燒水時的熱效率為25.2%

點評 本題考查了學生對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運用，能從液體的溫度隨時間變化的圖象搜集有關信息是本題的關鍵．