Question

18．已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃），煤氣的熱值為4.2×10⁷J/kg．如果用燃?xì)庠顚①|(zhì)量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃．
（1）水需要吸收多少熱量？
（2）若燃?xì)庠顭�水時(shí)的熱效率（熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比）為20%，則實(shí)際消耗的煤氣為多少kg？
（3）為了節(jié)約能源，對(duì)燃?xì)庠钸M(jìn)行了改進(jìn)，使燃?xì)庠畹臒嵝�率得到了提高，在同樣的條件下燒水，比原來節(jié)省0.04kg的煤氣，改進(jìn)后燃?xì)庠顭�水時(shí)的熱效率為多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫，利用熱量計(jì)算公式Q_吸=cm△t=cm（t-t₀）求水吸收的熱量；
（2）由題知，Q_吸=Q_放×20%，再利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq求需要煤氣的質(zhì)量；
（3）求出改進(jìn)后消耗煤氣的質(zhì)量，利用Q_放=mq求煤氣完全燃燒放出的熱量，再利用效率公式求現(xiàn)在燃?xì)庠顭�水時(shí)的熱效率．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得，完全燃燒煤氣放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{20%}$=8.4×10⁶J，
由Q_放=mq得需要煤氣的質(zhì)量：
m_煤氣=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.2kg；
（3）改進(jìn)后燃燒煤氣（0.2kg-0.04kg）放熱為：
Q_放′=m′q=（0.2kg-0.04kg）×4.2×10⁷J/kg=6.72×10⁶J，
現(xiàn)在燃?xì)庠畹臒嵝�率為�?br />η′=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{6.72×1{0}^{6}J}$×100%=25%．
答：（1）水需要吸收的1.68×10⁶J熱量；
（2）實(shí)際消耗的煤氣為0.2kg；
（3）改進(jìn)后燃?xì)庠顭�水時(shí)的熱效率為25%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq和效率公式的掌握和運(yùn)用，計(jì)算時(shí)注意固體燃料熱值單位（J/kg）與氣體燃料熱值單位（J/m³）的區(qū)別．