Question

物理科研小組的同學(xué)做了下面的實(shí)驗(yàn)，取500g水放在燒杯中，測(cè)得水的溫度為20℃，然后點(diǎn)燃酒精燈通過石棉網(wǎng)給燒杯里水加熱，并將溫度計(jì)插在水中觀察水溫的變化，當(dāng)溫度計(jì)的示數(shù)為70℃時(shí)，裝有10g的酒精剛好燒完．[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（1）計(jì)算：實(shí)驗(yàn)中水吸收了多少熱量？
（2）有的同學(xué)試圖用水吸收的熱量來計(jì)算酒精的熱值，請(qǐng)你分析這種做法是否可行？
（3）如果從資料中查出酒精的熱值為q=3.0×10⁷ J/kg，請(qǐng)你計(jì)算出此次實(shí)驗(yàn)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(jì)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）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×0.5kg×（70℃-20℃）
=1.05×10⁵J；
答：實(shí)驗(yàn)中水吸收的熱量為1.05×10⁵J．
（2）不可以．因?yàn)楣��?q=

Q

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(jì)算熱值．
（3）酒精完全燃燒放出的熱量：
Q_放=q_酒精m_酒精=3.0×10⁷J/kg×0.01kg=3.0×10⁵J，
酒精燈的效率：
η=

Q吸

Q放

×100%=

1.05×105J

3.0×105J

×100%=35%．
答：此次實(shí)驗(yàn)中的熱效率35%．

點(diǎn)評(píng)：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(guān)鍵；
考查了學(xué)生對(duì)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(yùn)用，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．