Question

7．小明想計算一下家用天然氣灶燒水時的熱效率，他用容積為2L的瓶子接滿水倒入燒水壺中，并測出水溫為20℃．把水剛加熱到100℃時，測出消耗天然氣0.07m³．已知天然氣熱值約為3.84×10⁷J/m³，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³．求：
（1）天然氣灶燒水是把化學能轉化為內能．
（2）把這些水燒開，需要吸收的熱量；
（3）此次燒水的效率．

Answer 1

分析 （1）燃料燃燒，燃料的化學能轉化為內能，
（2）知道水的體積，利用m=ρV求水的質量，知道水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求水吸收的熱量（有用能量）；
（3）知道使用天然氣的體積和天然氣的熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=qV求天然氣完全燃燒放出的熱量（總能量）；
利用效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求天然氣爐具燒水的效率．

解答 解：（1）天然氣灶燒水是把燃料的化學能轉化為內能，產生熱量被水吸收；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，
水的質量：
m=ρV=1×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J；
（3）天然氣完全燃燒時放出的熱量：
Q_放=qV=3.84×10⁷J/m³×0.07m³=2.688×10⁶J；
燒水效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{2.688×1{0}^{6}J}$×100%≈25%．
故答案為：（1）化學；內能；
（2）把這些水燒開，需要吸收的熱量為6.72×10⁵J；
（3）此次燒水的效率為25%．

點評 本題考查了學生對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，注意：固體和液體的熱值單位為J/kg，氣體燃料的熱值單位為J/m³．