Question

1．近期某地電價(jià)0.6元/度，液化石油氣每罐（內(nèi)裝液化石油氣15㎏）100元，木炭5元/㎏．液化石油氣的熱值為4.2×l0⁷J/㎏，木炭的熱值為3.4×10⁷J/㎏．使用上述三種能源，理論上木炭最便宜．
實(shí)際上各種能源使用的效率差別較大．這三種能源在家庭日常生活中哪種更經(jīng)濟(jì)呢？小明制定了探究計(jì)劃．除上述三種能源外，所需物品如下：燒水鍋（容積20L）、電爐（220V，1500W）、液化石油氣爐、炭爐、溫度計(jì)、停表、天平、電子秤．小明實(shí)驗(yàn)組首先選擇電能探究，他們的探究設(shè)計(jì)如下．
（1）把盛滿水的燒水鍋放在電爐上，用停表測(cè)量加熱時(shí)間t，用公式W=Pt 算出消耗的電能，再算出所需的電費(fèi)M．
（2）用溫度計(jì)測(cè)量加熱時(shí)間內(nèi)水的溫度變化△t，計(jì)算$\frac{M}{△t}$的值．$\frac{M}{△t}$表示加熱時(shí)使水溫每升高1℃所消耗電能的電費(fèi)．請(qǐng)你在液化石油氣和木炭中選擇一種，幫助小明完成探究設(shè)計(jì)．
（3）把盛滿水的燒水鍋放在炭爐．
（4）用溫度計(jì)測(cè)量質(zhì)量為m的木炭完全燃燒后水的溫度變化△t．計(jì)算$\frac{M}{△t}$的值．
（5）比較兩種能源的$\frac{M}{△t}$的值．
完成本組實(shí)驗(yàn)后，小明組員和其他組討論上兩次實(shí)驗(yàn)中給水加熱的初溫需不需要一樣，你認(rèn)為需要（“需要”或“不需要”）保持一樣呢．他們發(fā)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng)，請(qǐng)你幫他們想個(gè)可以減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間的方法減少水的質(zhì)量．

Answer 1

分析 從理論上計(jì)算，假設(shè)提供3.6×10⁶J的能量，需要交電費(fèi)、需要完全燃燒液化氣的質(zhì)量及費(fèi)用、需要完全燃燒木炭的質(zhì)量及費(fèi)用，進(jìn)行比較得出哪種最便宜；
（1）知道電爐的電功率和加熱時(shí)間，利用W=Pt求消耗的電能；
（2）為便于比較，求出水每升高1℃所消耗電能的電費(fèi)；
（3）選擇木炭，把盛滿水的燒水鍋放在炭爐上；
（4）用溫度計(jì)測(cè)量質(zhì)量為m的木炭完全燃燒后水的溫度變化△t，求出用木炭的費(fèi)用，計(jì)算$\frac{M′}{△t}$的值．
（5）實(shí)驗(yàn)中水加熱時(shí)間比較長(zhǎng)，原因是水的質(zhì)量大或水的初溫比較低，所以要想縮短加熱的時(shí)間可以減小水的質(zhì)量，提高水的初溫．

解答 解：假設(shè)提供3.6×10⁶J的能量，
用電：0.6元/度×3.6×10⁶J=0.6元；
用液化氣：
m_氣=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$≈0.086kg，費(fèi)用：$\frac{100元}{15kg}$×0.086kg≈0.57元；
用木炭：
m_炭=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{3.4×1{0}^{7}J/kg}$≈0.11kg，費(fèi)用：5元/kg×0.11kg=0.55元；
可見，從理論上計(jì)算得出，用木炭最便宜；
（1）知道電爐的電功率和加熱時(shí)間，利用W=Pt求消耗的電能；
（2）用溫度計(jì)測(cè)量加熱時(shí)間內(nèi)水的溫度變化△t，計(jì)算$\frac{M}{△t}$的值．$\frac{M}{△t}$表示加熱時(shí)使水溫每升高1℃所消耗電能的電費(fèi)；
（3）把盛滿水的燒水鍋放在炭爐上；
（4）用溫度計(jì)測(cè)量質(zhì)量為m的木炭完全燃燒后水的溫度變化△t，求出用木炭的費(fèi)用，計(jì)算$\frac{M′}{△t}$的值；
（5）兩次實(shí)驗(yàn)中給水加熱的初溫需要保持一樣．水加熱時(shí)間比較長(zhǎng)期原因是水的質(zhì)量大或水的初溫比較低，所以要想縮短加熱的時(shí)間可以減小水的質(zhì)量，提高水的初溫．
故答案為：木炭；（1）W=Pt；（2）加熱時(shí)使水溫每升高1℃所消耗電能的電費(fèi)；（3）炭爐；（4）質(zhì)量為m的木炭完全燃燒后；（5）需要；減少水的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了消耗電能的計(jì)算、燃料完全燃燒公式的應(yīng)用，涉及到實(shí)驗(yàn)步驟的完善，需要弄清實(shí)驗(yàn)原理，有難度．