Question

7．小華同學為了估測家用天然氣熱水器的熱效率，進行了如下操作：把家里自動洗衣機的“水量”設(shè)為40L，用熱水器輸出的熱水注入洗衣機，當注水體積達到40L時洗衣機自動停止注水．已知當時自來水的溫度是15℃，熱水器輸出的熱水溫度為40℃，注水前天然氣表的示數(shù)是2365.89m³，注水后變?yōu)?366.05m³，天然氣的熱值為3.2×10⁷J/m³．

（1）請你根據(jù)小華測量的數(shù)據(jù)計算出熱水吸收的熱量．
（2）天然氣熱水器的熱效率是多少？
（3）天然氣熱水器的能量流向圖可用圖來表示，圖中帶“？”的箭頭應當填寫的內(nèi)容是什么？

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量、初溫、末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）可求出水吸收的熱量；
（2）已知天然氣的熱值，根據(jù)消耗天然氣的體積，由Q_放=mq可求出天然氣完全燃燒放出的熱量，水吸收的熱量是被有效利用的能量，天然氣完全燃燒放出的熱量是總能量，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可求出熱效率；
（3）根據(jù)熱量的損失進行分析．

解答 解：
（1）熱水器中水的體積：V_水=40L=40×10^-3m³，由ρ=$\frac{m}{V}$得，
水的質(zhì)量：m=ρV_水=1.0×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg，
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg℃）×40kg×（40℃-15℃）=4.2×10⁶J；
（2）消耗天然氣的體積：V=2366.05m³-2365.89m³=0.16m³，
天然氣完全燃燒放出的熱量：Q_放=Vq=0.16m³×3.2×10⁷J/m³=5.12×10⁶J，
熱水器的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{5.12×1{0}^{6}J}$×100%≈82%；
（3）燃料燃燒放出的熱量不可能完全利用，會有大部分被高溫的煙氣帶走而損失．
答：（1）熱水吸收的熱量是4.2×10⁶J；
（2）天然氣熱水器的熱效率是82%；
（3）箭頭應當填寫的內(nèi)容是高溫煙氣帶走的內(nèi)能．

點評 本題考查了熱量和熱熱效率的計算，屬于基本內(nèi)容，比較簡單．注意Q_放=mq中單位要配套．