题目内容

17.“西气东输”工程实施后,淮北市民现在也使用了清洁环保的天然气.家住市区的小明想:将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢?他通过实践收集了如下数据:水壶里放入2L、20℃的水,大火加热直至沸腾;又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3.(气压为1标准大气压)
(1)烧开这壶水,水需要吸收多少热量?
(2)如果小明家天然气炉具的效率是60%,烧开这壶水,需要燃烧多少m3的天然气?

分析 (1)已知水的体积和密度,根据公式可求水的质量;知道水的初温和末温(1标准大气压水的沸点为100℃),根据公式Q吸=cm△t可求水吸收的热量.
(2)根据天然气炉具的效率是60%,求出燃料完全燃烧放出的热量,再利用Q放=Vq可求得需要燃烧多少m3的天然气.

解答 解:(1)因为V=2L=2000cm3,t0=20℃,t=100℃,
由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量:
m=ρV=1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg;
则水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J;
(2)由题意可知,η=60%,则Q放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{60%}$=1.12×106J;
根据Q放=Vq可得,V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.12×1{0}^{6}J}{8×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.014m3.
答:(1)烧开这壶水,水需要吸收了6.72×105J的热量;
(2)如果小明家天然气炉具的效率是60%,烧开这壶水,需要燃烧0.014m3的天然气.

点评 本题考查了学生对密度公式、吸热公式和燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用,计算时注意单位统一.

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