Question

11．隨著生活條件的改善，萌萌家住上了新樓房，新樓房使用的是天然氣．萌萌想：將一壺水燒開究竟需要多少天然氣呢？她通過實踐收集如下數(shù)據(jù)：水壺里放入2000cm³、20℃的水，大火加熱直至沸騰，她在物理書中查到天然氣熱值為8×10⁷J/m³．求：[氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（1）水壺中水的質(zhì)量是多少？
（2）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？
（3）如果萌萌家天然氣灶具的效率是40%，燒開這壺水需要燃燒多少立方米的天然氣？
（4）結(jié)合實際請找出萌萌家灶具的效率低的原因？（至少寫一條）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)公式m=ρV水進行計算；
（2）知道水的初溫和末溫（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓水的沸點為100℃），根據(jù)公式Q_吸=cm△t可求水吸收的熱量．
（3）根據(jù)天然氣爐具的效率是40%，求出燃料完全燃燒放出的熱量，再利用Q_放=vq可求得需要燃燒多少m³的天然氣；
（4）利用加熱設(shè)備加熱時，被加熱物質(zhì)吸收的熱量只占燃料燃燒放出熱量的一部分．

解答 解：
（1）水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0g/cm³×2000cm³=2000g=2kg；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
（3）由題知，Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{40%}$=1.68×10⁶J，
由Q_放=Vq可得，需要燃燒天然氣的體積：
V_氣=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{8×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=2.1×10^-2m³．
（4）利用天然氣作為燃料，在對水進行加熱時，天然氣不可能完全燃燒，同時燃燒放出的熱量一部分流失到空氣中等等，因此被水吸收的熱量只占它燃燒放出熱量的一部分，由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}}$可知，灶具的效率較低．
答：（1）水壺中水的質(zhì)量是2kg； 
（2）燒開這壺水，水需要吸收6.72×10⁵J的熱量； 
（3）如果萌萌家天然氣灶具的效率是40%，燒開這壺水需要燃燒2.1×10^-2m³的天然氣；
（4）萌萌家灶具的效率低的原因：燃料燃燒放出的熱量一部分流失到空氣中．

點評 本題主要考查熱量的有關(guān)計算，要熟練公式的變形，理解熱效率．