Question

14．可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術(shù)處于世界領(lǐng)先，用燃?xì)忮仩t燒水時，把質(zhì)量為500kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了12m³天然氣，已知水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg•℃），天然氣熱值q=4.2×10⁷J/m³，可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：
（1）水吸收的熱量；
（2）燃?xì)忮仩t燒水時的效率；
（3）若換用可燃冰，應(yīng)使用多少m³可燃冰．

Answer 1

分析 （1）由熱量公式Q=cm△t可以求出水吸收的熱量；
（2）由燃燒值公式可以求出天然氣完全燃燒釋放的熱量，由效率公式求出燃?xì)庠顭�水的效率�?br />（3）換用可燃冰，根據(jù)可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，可知可燃冰的熱值，再利用Q=Vq可求得應(yīng)使用多少m³可燃冰．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×500kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁸J；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=Vq_天然氣=12m³×4.2×10⁷J/m³=5.04×10⁸J；
燃?xì)忮仩t燒水時的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{8}J}{5.04×1{0}^{8}J}$×100%≈33.3%；
（3）可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，
則可燃冰的熱值：q_可燃冰=160q_天然氣=160×4.2×10⁷J/m³=6.72×10⁹J/m³，
若換用可燃冰燃燒放出相同的熱量，應(yīng)使用可燃冰的體積：
V_可燃冰=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{可燃冰}}$=$\frac{5.04×1{0}^{8}J}{6.72×1{0}^{9}J/{m}^{3}}$=0.075m³．
答：（1）水吸收的熱量為1.68×10⁸J；
（2）燃?xì)忮仩t燒水時的效率為33.3%；
（3）若換用可燃冰，應(yīng)使用0.075m³可燃冰．

點評 本題主要考查了燃料完全燃燒放熱公式Q_放=Vq、Q_吸=cm△t=cm（t-t₀）和效率公式的掌握和運用，難度不大，屬于基礎(chǔ)題目．