Question

14．学校组织学生到狼牙山山脚下一农庄进行社会实践活动，小丽携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如表所示），爱探究的小丽通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），锅的比热容为0.8×10³J/（kg•℃）]

品名	便携式丁烷气炉	质量	1.88kg（不含气瓶）
型号	WZL-168-A	尺寸	343×284×113mm
用途	野外用	点火方式	电子点火
使用燃气	液化丁烷气	燃气消耗量	200g/h （最大火力时）

气瓶规格（尺寸/容量）
品名	总质量	净质量	主要成份	热值
神州	354g	250g	丁烷	9×107J/kg

（1）完全燃烧0.3kg的丁烷气体可以放出多少J的热量？
（2）需多少J的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高60℃？
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.2h，这样能够把质量为多少kg的水烧开？（最后结果保留1位小数）．

Answer 1

分析 （1）知道丁烷气体的质量和热值，利用Q_放=mq求完全燃烧0.3kg的丁烷气体可以放出的热量；
（2）知道水的质量、比热容和温度变化，利用Q_吸=cm△t求使合金锅内2kg的水温度升高60℃吸收的热量；
（3）燃气炉以最大火力工作时，知道燃气消耗的质量，而甲烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量Q₁=Q_放×90%；又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量Q₂=Q₁×30%，再由Q_吸=cm△t求能烧开水的质量．

解答 解：
（1）完全燃烧0.3kg的丁烷气体可以放出的热量：
Q_放=mq=0.3kg×9×10⁷J/kg=2.7×10⁷J；
（2）使合金锅内2kg的水温度升高60℃吸收的热量：
Q_吸1=c₁m₁△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×60℃=5.04×10⁵J；
（3）燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为m_气=0.2kg/h×1.2h=0.24kg，
由题知，丁烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：
Q₁=Q_放×90%=m_气q×90%=9×10⁷J/kg×0.24kg×90%=1.944×10⁷J，
又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：
Q₂=Q₁×30%=1.944×10⁷J×30%=5.832×10⁶J，
由Q_吸=cm△t得能烧开水的质量：
m_水=$\frac{{Q}_{2}}{c△t}$=$\frac{5.832×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（96℃-26℃）}$≈19.8kg．
答：
（1）完全燃烧0.3kg的丁烷气体可以放出2.7×10⁷J的热量；
（2）需5.04×10⁵J的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高60℃；
（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.2h，这样能够把质量为19.8kg的水烧开．

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的掌握和运用，利用好两个效率计算水吸收的热量是本题的关键、难点！