4.小王學(xué)習(xí)了有關(guān)熱學(xué)的知識后,知道水的比熱容是4.2×103J/(kg•℃).
(1)如果小王用燃氣灶將質(zhì)量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃,則水需要吸收多少熱量?
(2)若小王燒水用的燃氣灶使用的是熱值為4.2×107J/kg的煤氣,且燃氣灶燒水時的熱效(熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比)為25%,則實際消耗的煤氣為多少千克?
(3)為了節(jié)約能源,小王對燃氣灶進行了改進,使燃氣灶的熱效率得到了提高.若小王在同樣的條件下將質(zhì)量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃,可比原來節(jié)省0.04kg的煤氣,則現(xiàn)在燃氣灶燒水時的熱效率為多少?(結(jié)果保留一位小數(shù))

分析 (1)知道水的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫,利用熱量計算公式Q=cm△t=cm(t-t0)求水吸收的熱量;
(2)由題知,Q=Q×25%,再利用燃料完全燃燒放熱公式Q=mq求需要煤氣的質(zhì)量;
(3)求出改進后消耗煤氣的質(zhì)量,利用Q=mq求煤氣完全燃燒放出的熱量,再利用效率公式求現(xiàn)在燃氣灶燒水時的熱效率.

解答 解:
(1)Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J;
(2)由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得,完全燃燒煤氣放出的熱量:
Q=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{25%}$=6.72×106J,
由Q=mq得需要煤氣的質(zhì)量:
m煤氣=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{6.72×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.16kg;
(3)改進后需要煤氣(0.16kg-0.04kg)放熱為:
Q′=m′q=(0.16kg-0.04kg)×4.2×107J/kg=5.04×106J,
現(xiàn)在燃氣灶的熱效率為:
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{5.04×1{0}^{6}J}$×100%≈33.3%.
答:(1)水需要吸收的1.68×106J熱量;
(2)實際消耗的煤氣為0.16kg;
(3)現(xiàn)在燃氣灶燒水時的熱效率為33.3%.

點評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式Q=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q=mq的掌握和運用,計算時注意固體燃料熱值單位(J/kg)與氣體燃料熱值單位(J/m3)的區(qū)別.

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