Question

11．在1个标准大气压下，体积为5L的水，初温为20℃，若将这些水烧开，至少需要吸收多少焦耳的热量？若这些热量完全由无烟煤燃烧来提供，需要多少千克的无烟煤？（无烟煤的热值为3×10⁷J/kg，水的密度ρ=1×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）知道水的体积，利用密度公式求水的质量，有知道水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）由题知Q_放=Q_吸，再利用Q_放=mg求需要完全燃烧无烟煤的质量．

解答 解：
（1）水的体积V=5L=5dm³=0.005m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.005m³=5kg；
在一标准大气压下，水的沸点是100℃，即末温为100℃，
则水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J；
（2）由题知，Q_放=q_煤m′=Q_吸，
需要完全燃烧无烟煤的质量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=0.056kg．
答：若将这些水烧开，至少需要吸收1.68×10⁶J的热量，若这些热量完全由无烟煤燃烧来提供，需要0.056kg的无烟煤．．

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应用，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．