Question

12．小王同學(xué)在實驗室探究水溫度變化與時間的關(guān)系時，利用一標(biāo)有“220V，1000W”的電器作為加熱源，大燒杯中裝有2kg的水，他實驗得到的水溫度與時間的變化關(guān)系圖象如圖所示．求：
（1）將水剛加熱至沸騰時，水吸收的熱量為多少？
（2）整個實驗過程消耗的電能為多少？
（3）若采用酒精燈加熱，酒精燈的加熱效率為60%，使2kg水恰好沸騰，需要燃燒酒精的質(zhì)量為多少？（酒精的熱值為3×10⁷/kg）

Answer 1

分析 （1）由圖得出水的初溫和末溫利用Q_吸=cm（t-t₀）求水剛加熱至沸騰時水吸收的熱量；
（2）由圖得知整個實驗過程的時間t，利用W=Pt求消耗的電能；
（3）知道酒精燈的加熱效率η，酒精完全燃燒放出的熱量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{60%}$，再利用Q_放=mq求需要酒精的質(zhì)量．

解答 解：
（1）將水剛加熱至沸騰時，水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
（2）由圖知，整個實驗過程的時間t=15min=900s，消耗的電能：
W=Pt=1000W×900s=9×10⁵J；
（3）酒精燈的加熱效率η=60%，
酒精完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{60%}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{60%}$=1.12×10⁶J，
由Q_放=m_酒精q得需要酒精的質(zhì)量：
m_酒精=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.12×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$≈0.037kg．
答：（1）將水剛加熱至沸騰時，水吸收的熱量為6.72×10⁵J；
（2）整個實驗過程消耗的電能為9×10⁵J；
（3）若采用酒精燈加熱，酒精燈的加熱效率為60%，使2kg水恰好沸騰，需要燃燒酒精的質(zhì)量為0.037kg．

點評 本題考查了吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、電功率公式、效率公式的應(yīng)用，能從圖象和表格中得出相關(guān)信息是關(guān)鍵，計算過程要注意單位的換算．