Question

16．長征2號火箭發(fā)動機(jī)使用“液態(tài)氫”作燃料，這是因?yàn)闅涞臒嶂岛艽�，火箭頭部的航天器在加速上升的過程中，動能變大，重力勢能變大（選填“變大”、“不變”、“變小”）．燃燒1m³天然氣能放出8.4×10⁷ J的熱量，則將8kg的水從20℃加熱到100℃需要消耗的天然氣為0.032m³．（假設(shè)天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，水的比熱容為4.2×10³ J/（kg•℃））

Answer 1

分析 （1）熱值是指1千克的某種燃料完全燃燒后釋放的能量，熱值越大的燃料在完全燃燒相同質(zhì)量的燃料時，釋放出的熱量越多，所以在選擇火箭燃料時首先應(yīng)該考慮燃料熱值的大�。�
（2）動能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高低有關(guān)，動能和重力勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能；
（3）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；由題知，Q_吸=Q_放，再利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=qV求需要天然氣的體積．

解答 解：
（1）火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料，不僅液態(tài)氫的密度小，而且具有較高的熱值，完全燃燒相同質(zhì)量的氫時，可以釋放出更多的熱量；
（2）火箭在加速上升過程中，其質(zhì)量不變，高度變大，故重力勢能變大；同時其質(zhì)量不變，速度變快，即其動能變大，所以其機(jī)械能增大；
（3）水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×8kg×（100℃-20℃）=2.688×10⁶J；
由題知，Q_吸=Q_放=2.688×10⁶J，
由Q_放=qV得需要天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.688×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.032m³．
故答案為：熱值；變大；變大；0.032m³．

點(diǎn)評 該題以我國發(fā)射火箭為問題背景，考查氫熱值最大的利用、動能和重力勢能的影響因素等知識點(diǎn)，本題同時考查了學(xué)生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=Vq，是一道綜合題，但難度不大．