Question

2．物理興趣小組的同學們做了這樣的實驗：取500g水放在燒杯中，測得水的溫度為10℃，然后點燃酒精燈給燒杯加熱，并將溫度計插在水中觀察水溫的變化，當溫度計的示數為60℃時，消耗了10g的酒精．（已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）
（1）在上述過程中，燒杯中水的內能增加了多少？
（2）有同學認為水吸收的熱量等于酒精燃燒所放出的所有熱量，你認為對嗎？說明理由．
（3）若所用酒精的熱值為3×10⁷J/kg，請你幫他們算一下酒精燈燒水時的熱效率是多少？（熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量、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，即水增加的內能；
（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×（60℃-10℃）=1.05×10⁵J；
（2）不相等．
10g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＞Q_吸=1.05×10⁵J，
原因是：酒精完全燃燒所放出的熱量，一部分被燒杯吸收，一部分散失掉，一部分被水吸收，所以水吸收的熱量與酒精完全燃燒放出的熱量不相等．
（3）酒精燈的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.05×1{0}^{5}J}{3.0×1{0}^{5}J}$×100%=35%．
答：
（1）燒杯中水的內能增加了1.05×10⁵J；
（2）酒精完全燃燒所放出的熱量，一部分被燒杯吸收，一部分散失掉，一部分被水吸收，所以水吸收的熱量與酒精完全燃燒放出的熱量不相等；
（3）酒精燈的熱效率35%．

點評 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．