Question

在建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的今天，沼氣作為一種新型能源正被推廣使用．將人畜糞便等集中發(fā)酵能產(chǎn)生大量的沼氣，其主要成份為甲烷，它燃燒后的產(chǎn)物是二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染．小聰運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)在父親的幫助下，為家里設(shè)計(jì)并建成了如下圖所示的沼氣池，圖中儲(chǔ)氣罩是一個(gè)倒扣著的、上下均勻的圓柱形容器，可隨氣壓的變化上下升降，最終保持罩內(nèi)氣壓基本穩(wěn)定．已知儲(chǔ)氣罩及壓在上面的水泥塊的總質(zhì)量為500kg，儲(chǔ)氣罩的內(nèi)底面積為0.5m²．則
（1）從能源能否再生的角度來(lái)說(shuō)沼氣是________　能源，它在使用過(guò)程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是________．
（2）由題中數(shù)據(jù)可知，罩內(nèi)沼氣的壓強(qiáng)最多可達(dá)多大？此時(shí)，儲(chǔ)氣罩內(nèi)外液面的高度差h是多少？（當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)約為10⁵ Pa，池液密度約為1．O×10³ kg/m³）
（3）如果這個(gè)沼氣池每月能提供35kg沼氣，則他家每月可節(jié)約用煤多少千克？（已知q_沼氣=5．O×10⁷J/kg，q_煤=2.8×10⁷J/kg）

Answer 1

解：（1）從能源能否再生的角度來(lái)說(shuō)沼氣是一種可再生能源，在使用過(guò)程中，即在燃燒過(guò)程中，是將其內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能．
（2）此時(shí)罩對(duì)地面的壓力是F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
故此時(shí)罩對(duì)地面的壓強(qiáng)是：P===10000Pa；
故此時(shí)罩內(nèi)所能承受的最大壓強(qiáng)是P_罩=10000Pa+10⁵ Pa=110000Pa；
外界大氣壓強(qiáng)加上液柱的壓強(qiáng)就應(yīng)等于罩內(nèi)氣體的壓強(qiáng)
故P_空氣+P_液=P_罩，故P_液=110000Pa-100000Pa=10000Pa
據(jù)公式P=ρgh可得，h===1m；
（3）35kg的沼氣所能釋放的熱量是：Q=mq=35kg×5．O×10⁷J/kg=1.75×10⁹J
這些熱量所需要的煤的質(zhì)量是Q=mq，m===62.5kg．
答：（1）從能源能否再生的角度來(lái)說(shuō)沼氣是一種可再生能源，在使用過(guò)程中，即在燃燒過(guò)程中，是將其內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能；
（2）罩內(nèi)沼氣的壓強(qiáng)最多可達(dá)11000Pa；儲(chǔ)氣罩內(nèi)外液面的高度差h是1m；
（3）如果這個(gè)沼氣池每月能提供35kg沼氣，則他家每月可節(jié)約用煤62.5kg．
分析：（1）由可再生能源與不可再生能源的分類要求來(lái)看，可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源．
（2）該題中罩內(nèi)的最大壓強(qiáng)等于外界大氣壓與罩對(duì)下面的壓強(qiáng)之和，故此時(shí)罩對(duì)地面的壓力是由其重力產(chǎn)生的，故據(jù)公式P=即可解決該題；對(duì)于該題中罩內(nèi)外的液體來(lái)說(shuō)，外界大氣壓強(qiáng)加上液柱的壓強(qiáng)就應(yīng)等于罩內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，所以據(jù)此分析計(jì)算即可得出罩內(nèi)外液面的高度差．
（3）根據(jù)公式Q=mq求出沼氣完全燃燒釋放的能量，后再據(jù)該公式可計(jì)算出所需煤的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查壓強(qiáng)、熱量等的計(jì)算，關(guān)鍵是從所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，本題難度比較大，屬于難題．