Question

5．物理科研小組的同學做了下面的實驗，取500g水放在燒杯中，然后點燃酒精燈通過石棉網(wǎng)給燒杯里水加熱，并將溫度計插在水中觀察水溫的變化，得到如圖所示的圖象，（C_水=4.2×10³J/（Kg℃））則：
（1）在6min時，水吸收了多少熱量？
（2）有的同學試圖用水吸收的熱量來計算酒精的熱值，請你分析這種做法是否可行？
（3）在6min時，裝有10g的酒精剛好燒完，如果從資料中查出酒精的熱值為3×10⁷J/kg，請計算出此次實驗中的熱效率？

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（2）1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值，要計算熱值大小就要知道酒精完全燃燒放出的熱量和酒精的質(zhì)量，而水吸收的熱量并不等于酒精完全燃燒放出的熱量，而是小于，據(jù)此分析．
（3）利用Q_放=qm求出10g酒精完全燃燒放出的熱量，這是總能量，被水吸收的為有用能量，再利用效率公式求酒精燈的效率．

解答 解：（1）由圖象可知，6min時間內(nèi)，水溫由20℃升高到50℃，
水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg℃）×0.5kg×（50℃-20℃）=6.3×10⁴J；
（2）不可以．因為公式q=$\frac{{Q}_{放}}{m}$中，Q是酒精完全燃燒所放出的熱量，而酒精完全放出的熱量并沒有全部被水吸收，所以不能用水吸收的熱量來計算熱值；
（3）酒精完全燃燒放出熱量：Q _放=qm_酒精=3.0×10⁷J/kg×0.01kg=3×10⁵J，
酒精燈的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.3×1{0}^{4}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=21%．
答：（1）實驗中水吸收的熱量為6.3×10⁴J；（2）不可行；（3）實驗中的熱效率為21%．

點評 知道酒精完全燃燒放出的熱量不能完全被水吸收是本題的關鍵；
考查了學生對吸熱公式、熱值的概念、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，屬于難題．