Question

15．認識自然，親近自然，初春學校組織學生到桂東北的貓兒山山腳下一農(nóng)莊進行社會實踐活動．小明攜帶一個質(zhì)量為1kg的合金鍋、一臺如圖所示的便攜式丁烷氣爐（內(nèi)置一瓶新的燃氣，參數(shù)如表一、二所示）．愛探究的小明通過手機上網(wǎng)查到便攜式燃氣爐的熱效率為30%，丁烷氣體的燒灼效率為90%，野炊地水的沸點為96℃，測出當?shù)厮�的溫度�?6℃[水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），鍋的比熱容為0.8×10³J/（kg•℃）]．求：
（1）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出多少焦耳的熱量？
（2）要使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50℃，需要吸收多少焦耳的熱量？（鋁鍋吸收熱量不計）
（3）如果燃氣爐以最大火力工作，一瓶燃氣最多能持續(xù)燃燒1.4h，這樣能夠的質(zhì)量為多少千克的水燒開？
表一

品名	便攜式丁烷氣爐	質(zhì)量	1.88kg（不含氣瓶
型號	WZL_168_A	尺寸	343×284×113mm
用途	野外用	點火方式	電子點火
使用燃氣	液化丁烷氣	燃氣消耗量	150g/h （最大火力時）

表二

氣瓶規(guī)格（尺寸/容量）
品名	總質(zhì)量	凈質(zhì)量	主要成份	熱值
神州	354g	250g	丁烷	9×107 J/kg

Answer 1

分析 （1）知道丁烷氣體的質(zhì)量和熱值，利用Q_放=mq求完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出的熱量；
（2）知道水的質(zhì)量、比熱容和溫度變化，利用Q_吸=cm△t求使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50℃吸收的熱量；
（3）燃氣爐以最大火力工作時，知道燃氣消耗的質(zhì)量，而甲烷氣體的燃燒效率為90%，則燃氣燃燒時所放出的熱量Q₁=Q_放×90%；又知道便攜式燃氣爐將其燃氣燃燒所放出能量的30%供給水加熱，則水吸收的熱量Q₂=Q₁×30%，再由Q_吸=cm△t求能燒開水的質(zhì)量．

解答 解：
（1）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出的熱量：
Q_放=mq=0.1kg×9×10⁷J/kg=9×10⁶J；
（2）使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50℃吸收的熱量（鋁鍋吸收熱量不計）：
Q_吸1=c₁m₁△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×50℃=4.2×10⁵J；
（3）燃氣爐以最大火力工作時，消耗燃氣的質(zhì)量為m_氣=0.15kg/h×1.4h=0.21kg，
由題知，丁烷氣體的燃燒效率為90%，則丁烷氣體燃燒時所放出的熱量：
Q₁=Q_放×90%=m_氣q×90%=9×10⁷J/kg×0.21kg×90%=1.701×10⁷J，
又知道便攜式燃氣爐將其燃氣燃燒所放出能量的30%供給水加熱，則水吸收的熱量：
Q₂=Q₁×30%=1.701×10⁷J×30%=5.103×10⁶J，
由Q_吸=cm△t得能燒開水的質(zhì)量：
m_水=$\frac{{Q}_{2}}{c△t}$=$\frac{5.103×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（96℃-26℃）}$≈17.4kg．
答：
（1）完全燃燒0.1kg的丁烷氣體可以放出9×10⁶J的熱量；
（2）要使合金鍋內(nèi)2kg的水溫度升高50℃，需要吸收4.2×10⁵J的熱量；
（3）如果燃氣爐以最大火力工作，一瓶燃氣最多能持續(xù)燃燒1.4h，這樣能夠把質(zhì)量為17.4kg的水燒開．

點評 本題考查了學生對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式和效率公式的掌握和運用，利用好兩個效率計算水吸收的熱量是本題的關(guān)鍵、難點！