Question

小明在家中用蜂窝煤炉烧水，将一壶质量为2.5kg的水从20℃加热至沸腾（在一标准大气压下），若整个加热过程中共燃烧无烟煤200g．已知无烟煤的热值为3.4×10⁷J/kg．试计算：
（1）水共吸收了多少热量？
（2）这些无烟煤完全燃烧共能放出多少热量？
（3）此蜂窝煤炉的效率为多少？

Answer 1

已知：水的质量m=2.5kg，初温t₀=20℃，末温t=100℃，燃烧无烟煤的质量m′=200g=0.2kg，无烟煤的热值为q=3.4×10⁷J/kg，水的比热c=4.2×10³J/（kg?℃）
求：（1）水共吸收的热量Q_吸=？；（2）无烟煤完全燃烧放出的热量Q_放=？；（3）蜂窝煤炉的效率η=？
解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）
=8.4×10⁵J；
（2）无烟煤完全燃烧时放出的热量：
Q_放=qm′=3.4×10⁷J/kg×0.2kg=6.8×10⁶J；
（3）蜂窝煤炉的效率：
η=×100%=×100%≈12.4%．
答：（1）水吸收的热量为8.4×10⁵J；
（2）无烟煤完全燃烧放出的热量为6.8×10⁶J；
（3）蜂窝煤炉的效率为12.4%．
分析：（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；
（2）知道使用无烟煤的质量和无烟煤的热值，利用燃料完全燃烧放热公式求无烟煤完全燃烧放出的热量（总能量）；
（3）利用效率公式求蜂窝煤炉的效率．
点评：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，注意：固体和液体的热值单位为J/kg，气体燃料的热值单位为J/m³．