Question

15．某物理興趣小組的同學，用煤爐給10kg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．
[C=4.2×10³J/（kg•℃）•q_煤=3×10⁷J/kg]求：
（1）由圖象可知，經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量；
（2）若煤爐燒水時的熱效率為5.0%，則在這6min內(nèi)至少需要多少千克的煤完全燃燒了．
（3）說明家用煤爐效率低的原因是什么？（至少寫出兩條）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出需要放出的熱量，根據(jù)Q=mq求出需要的煤；
（3）根據(jù)煤爐在使用過程中有熱量的散失、煤沒有完全燃燒、廢氣帶走很大一部分熱量等分析．

解答 解：（1）由圖象可知，t₀=20℃，t=80℃，
則Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁶J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得：煤需要放出的熱量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{5.0%}$=5.04×10⁷J；
需要的煤質(zhì)量m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.04×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=1.68kg；
（3）家用煤爐效率低的原因是：煤炭沒有完全燃燒、熱量散失到空氣中、廢氣帶走很大一部分熱量等．
答：（1）由圖象可知，經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量為2.52×10⁶J；
（2）若煤爐燒水時的熱效率為5.0%，則在這6min內(nèi)至少需要1.68kg的煤完全燃燒．
（3）煤炭沒有完全燃燒、熱量散失到空氣中、廢氣帶走很大一部分熱量等．

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．