Question

為了潔化宜昌城區(qū)的空氣質(zhì)量，目前正在對“的士”車輛實施油改氣，某學(xué)校開展物理社會實踐活動，對目前“的士”車輛使用的燃料作社會調(diào)查．同學(xué)們通過查閱資料、詢問“的士”司機等方式，得到如下調(diào)查結(jié)果：

燃料名稱	熱值	毒性	燃燒性	燃燒后的排放物	價格
汽油	4.6×107J/kg	有	較易完全	有大量二氧化碳、二氧化硫等氣體	5.00元/L
天然氣	7.8×107J/m3	無	較易完全	有大量二氧化碳氣體及水蒸氣	3.00元/m3

（1）以“的士”車輛每天運行路程約300km消耗汽油20L計算，“的士”車油改氣后平均每天少支出約多少元？（汽油密度0.71×10³㎏/m³）
（2）實際上天然氣是以液態(tài)形式裝在汽車里的，那么天然氣是采用什么方法把它變成液態(tài)的呢？
（3）根據(jù)上表以及計算結(jié)果提供的信息，說出車輛使用天燃氣這種燃料有哪些優(yōu)點．（要求說出二條）．

Answer 1

分析：（1）每天運行300km需要的熱量是相同的．根據(jù)題目中已知條件可以求出使用汽油需要支出的費用；知道汽油的密度、體積可以知道需要汽油的質(zhì)量，根據(jù)Q=mq就知道了汽油燃燒放出的熱量；也就知道了所需天然氣燃燒放出的熱量，就能知道所需天然氣的體積，就知道了使用天然氣需要支出的費用；兩項相減就知道每天少支出的費用．
（2）實際上是把天然氣液化了，液化方式有兩種降低溫度和壓縮體積，在常溫使用的條件下不能用降低溫度的方法，只有用壓縮體積的方法．
（3）優(yōu)點從表格中找出，可以從有無毒性、是否環(huán)保、節(jié)約成本等方面考慮．

解答：解：（1）V_汽油=20L=20×10^-3m³；
     每天運行300km路程消耗汽油20L支出的費用為：20L×5.00元/L=100元；
     消耗20L汽油的質(zhì)量為：
     m_汽油=ρ_汽油?V_汽油=0.71×10³kg/m³×20×10^-3m³=14.2kg；
     汽油燃燒放出的熱量為：
     Q_汽油=m_汽油?q_汽油=14.2kg×4.6×10⁷J/kg=65.32×10⁷J；
     天然氣燃燒放出的熱量：Q_天然氣=Q_汽油，
     又，Q_天然氣=V_天然氣?q_天然氣，
∴需要消耗的天然氣為：
     V_天然氣=

Q天然氣

q天然氣

=

65.32×107J

7.8×107J/m3

≈8.37m³；
     每天運行300km路程消耗天然氣支出的費用為：8.37m³×3.00元/m³≈25元；
     每天少支出的費用為：100元-25元=75元．
答：每天少支出的費用為75元；
（2）天然氣采用壓縮體積的方法把它變?yōu)橐簯B(tài)． 
（3）優(yōu)點為：①天然氣沒有毒性；
             ②使用天然氣比較環(huán)保，并且節(jié)省費用．

點評：本題考查了學(xué)生對燃料燃燒放熱公式的掌握和運用，注意氣體燃料燃燒放熱公式（Q=vq）和固體燃料燃燒放熱公式（Q=mq）的公式區(qū)別，注意氣體燃料和固液體燃料的熱值單位不同：氣體J/m³、固液體J/kg．