Question

11．隨著“西氣東輸”，天然氣進入了市民家庭，小樂家已經(jīng)開始使用天然氣了．小明想對這種爐具的效率進行研究，他開始進行實驗并收集有關(guān)數(shù)據(jù)：在水壺里放入5kg、20℃的水，記錄下當(dāng)時的氣量表示數(shù)是56.53m³；隨后點火并將火調(diào)至最大燒水，開始同步計時；當(dāng)水燒至沸騰時，氣量表讀數(shù)為56.67m³，需時24min．小樂查到天然氣熱值約為4.0×10⁷J/m³．
請列式計算：
（1）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？[1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）小樂家天然氣爐具的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫，根據(jù)公式Q_吸=cm△t可求水吸收的熱量．
（2）先計算消耗天然氣的體積，利用Q_放=Vq求天然氣完全燃燒釋放的熱量，水吸收的熱量與天然氣完全燃燒釋放的熱量的比值就是天然氣爐具的效率．

解答 解：
（1）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，水的沸點（末溫）t=100℃，壺中的水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J；
（2）消耗天然氣的體積：V=56.67m³-56.53m³=0.14m³，
天然氣放出的熱量：
Q_放=Vq=0.14m³×4.0×10⁷J/m³=5.6×10⁶J，
小樂家天然氣爐具的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{5.6×1{0}^{6}J}$×100%=30%．
答：（1）壺中的水吸收了1.68×10⁶J的熱量；
（2）小樂家天然氣爐具的效率是30%．

點評 本題考查了熱公式、燃料完全燃燒放熱公式和效率公式的應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題目．