Question

4．隨著燃氣事業(yè)的發(fā)展，我們所使用的燃料結構發(fā)生了很大的變化，燃煤向煤氣轉換，天然氣置換人工煤氣，既滿足了人民水平提高的要求，也是環(huán)境質量有了很大的改善．濟南市引進天然氣工程已于2009年年底完成，現(xiàn)在西部地區(qū)原液化氣混合輸配管網已順利轉化為天然氣管網，東部地區(qū)焦爐煤氣13萬戶的轉換工作也已經完成．天然氣密度約為空氣密度的一半，萬一有泄露也極易擴散到空氣中去，不會像液化氣泄露后那樣容易積存，目前，1m³天然氣的價格為2元，1kg液化氣的價格為6元左右，在價格上天然氣要比液化氣便宜，而且，天然氣被譽為綠色環(huán)保能源，其主要成分是甲烷，不含其它雜質，所以燃燒時對環(huán)境的污染較小，小華家里置換了天然氣以后，他進行了一次實驗，他將5kg、20℃的水倒入燒水壺，用天然氣爐子將水燒開，燒水前后他去看了看家里的天然氣表，情況如圖所示，

燃料	熱值q/J•m-3
煤氣	1.8×107
天然氣	4×107

請你根據(jù)以上信息回答下列問題
（1）使用天然氣有哪些優(yōu)點？（至少三條）
（2）在燒水的過程中，水吸收的熱量大約有多少？
（3）小華通過計算發(fā)現(xiàn)，自己家里的爐子效率不高．請你也計算一下，小華家里的爐子的效率是多少？并分析一下效率偏低的原因是什么？

Answer 1

分析 （1）從環(huán)保、使用是否方便等方面分析使用天然氣的優(yōu)點．
（2）標準大氣壓下水的沸點是100℃，由熱量公式可求出將初溫為20℃的水燒開需吸收的熱量．
（3）由圖象計算出天然氣的體積，天然氣表的讀數(shù)后三位都在小數(shù)點后；已知天然氣的熱值，可利用公式Q=Vq求出天然氣放出的熱量，這是天然氣做的總功；最后由效率公式求出燃氣灶的效率；從燃料的燃燒和熱量的損失方面分析效率低的原因．

解答 解：（1）使用天然氣的優(yōu)點：產物無污染、使用方便、熱值高、效率高等．
（2）在標準大氣壓下水的沸點是100℃，水從20℃加熱至100℃，
水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶ J．
（3）天然氣表的讀數(shù)后三位都為小數(shù)，
由圖知把水燒開需要天然氣的體積：V=378.386m³-378.256m³=0.13m³；
天然氣燃燒放出的熱量：Q_放=Vq=4.0×10⁷J/m³×0.13m³=5.2×10⁶J；
燃氣灶的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{5.2×1{0}^{6}J}$×100%=32.3%；
天然氣效率低的原因：天然氣不充分燃燒、熱量損失比較多．
答：（1）使用天然氣的優(yōu)點：產物無污染、使用方便、熱值高、效率高等．
（2）將初溫為20℃的水燒開需吸收1.68×10⁶ J的熱量．
（3）天然氣灶的效率為32.3%；天然氣效率低的原因：天然氣不充分燃燒、熱量損失比較多．

點評 本題是一道中檔題，由圖求出天然氣的體積，根據(jù)公式計算水吸收的熱量、天然氣放出的熱量，熟練應用熱量公式、效率公式是正確解題的關鍵．