Question

5．某物理興趣小組的同學，用煤爐給10kg的水加熱，同時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內完全燃燒了0.2kg的煤，水的比熱容為4.2×10³J/（kg．℃），煤的熱值為3×10⁷J/kg．煤完全燃燒產生的熱量6×10⁶J；在燒水過程中，0～2min熱效率最高（選填“0～2min”、“2～4min”或“4～6min”），其值為63%．

Answer 1

分析 （1）已知煤的質量和熱值，利用Q=mq可求得煤完全燃燒產生的熱量；
（2）由圖知，0-2min時間加熱，水升高的溫度最高可知其熱效率最高；
（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）煤完全燃燒產生的熱量Q_放=mq=0.2kg×3×10⁷J/kg=6×10⁶J；
（2）圖中所示在0～2min時間內，水的溫度升高最快，所以該時間段熱效率最高；
（3）在0～2min時間內煤完全燃燒產生的熱量Q_放1=Q_放×$\frac{1}{3}$=2×10⁶J；
在0～2min時間內水吸收的熱量Q_吸1=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（50℃-20℃）=1.26×10⁶J；
煤爐燒水時的熱效率η=$\frac{{Q}_{吸1}}{{Q}_{放1}}$×100%=$\frac{1.26×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{6}J}$×100%=63%．
故答案為：6×10⁶；0～2min；63%．

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．