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解:
(1) 完全燃烧0.1 kg丁烷放出的热量:
$Q_{\mathrm{放1}} = m_1 q = 0.1\ \mathrm{kg} × 9×10^7\ \mathrm{J/kg} = 9×10^6\ \mathrm{J}$
(2) 水吸收的热量:
$Q_{\mathrm{吸1}} = c_{\mathrm{水}} m_{\mathrm{水1}} \Delta t_1 = 4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 2\ \mathrm{kg} × 50\ \mathrm{℃} = 4.2×10^5\ \mathrm{J}$
(3) 燃气炉以最大火力工作1.4 h消耗的燃气质量:
$m_{\mathrm{气}} = 150\ \mathrm{g/h} × 1.4\ \mathrm{h} = 210\ \mathrm{g} = 0.21\ \mathrm{kg}$
燃气完全燃烧释放的总热量:
$Q_{\mathrm{放总}} = m_{\mathrm{气}} q = 0.21\ \mathrm{kg} × 9×10^7\ \mathrm{J/kg} = 1.89×10^7\ \mathrm{J}$
可被水和锅吸收的有效热量:
$Q_{\mathrm{有效}} = Q_{\mathrm{放总}} × 90\% × 30\% = 1.89×10^7\ \mathrm{J} × 0.9 × 0.3 = 5.103×10^6\ \mathrm{J}$
水和锅升温的温度差:
$\Delta t_2 = 96°\mathrm{C} - 26°\mathrm{C} = 70°\mathrm{C}$
由$Q_{\mathrm{有效}} = c_{\mathrm{水}} m_{\mathrm{水2}} \Delta t_2 + c_{\mathrm{锅}} m_{\mathrm{锅}} \Delta t_2,$代入数据得:
$5.103×10^6\ \mathrm{J} = 4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × m_{\mathrm{水2}} ×70°\mathrm{C} + 0.8×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 1\ \mathrm{kg} ×70°\mathrm{C}$
整理求解:
$m_{\mathrm{水2}} = \dfrac{5.103×10^6\ \mathrm{J} - 5.6×10^4\ \mathrm{J}}{2.94×10^5\ \mathrm{J/kg}} \approx 17.2\ \mathrm{kg}$