Question

15．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．
[C=4.2×10³J/（kg•℃）•q_煤=3×10⁷J/kg]求：
（1）由图象可知，经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（2）若煤炉烧水时的热效率为5.0%，则在这6min内至少需要多少千克的煤完全燃烧了．
（3）说明家用煤炉效率低的原因是什么？（至少写出两条）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
（3）根据煤炉在使用过程中有热量的散失、煤没有完全燃烧、废气带走很大一部分热量等分析．

解答 解：（1）由图象可知，t₀=20℃，t=80℃，
则Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁶J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得：煤需要放出的热量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{5.0%}$=5.04×10⁷J；
需要的煤质量m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.04×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=1.68kg；
（3）家用煤炉效率低的原因是：煤炭没有完全燃烧、热量散失到空气中、废气带走很大一部分热量等．
答：（1）由图象可知，经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×10⁶J；
（2）若煤炉烧水时的热效率为5.0%，则在这6min内至少需要1.68kg的煤完全燃烧．
（3）煤炭没有完全燃烧、热量散失到空气中、废气带走很大一部分热量等．

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．