Question

小明想计算一下家用天然气灶烧水时的热效率，他用容积为2L的瓶子接满水倒入烧水壶中，并测出水温为20℃．把水刚加热到100℃时，测出消耗天然气0.06m³．已知天然气热值约为3.9×10⁷J/m³，水的比热容为4.2×10⁸J/（kg?℃）．求：
（1）天然气灶烧水是把

 

能转化为

 

能．
（2）把这些水烧开，需要吸收的热量约为多少？

 

（3）此次烧水的效率是多少？

 

．

Answer 1

分析：（1）燃料燃烧，燃料的化学能转化为内能，
（2）知道水的体积，利用m=ρV求水的质量，知道水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）求水吸收的热量（有用能量）；
（3）知道使用天然气的体积和天然气的热值，利用燃料完全燃烧放热公式Q_放=qV求天然气完全燃烧放出的热量（总能量）；
利用效率公式η=

Q吸

Q放

×100%求天然气炉具烧水的效率．

解答：解：（1）天然气灶烧水是把燃料的能转化为内能，产生热量被水吸收；
（2）∵ρ=

m

V

，
∴水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J；
（3）天然气完全燃烧时放出的热量：
Q_放=qV
=3.9×10⁷J/m³×0.06m³
=2.34×10⁶J；
烧水效率：
η=

Q吸

Q放

×100%=

6.72×105J

2.34×106J

×100%≈28.7%．
故答案为：（1）化学；内；
（2）6.72×10⁶J；
（3）28.7%．

点评：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，注意：固体和液体的热值单位为J/kg，气体燃料的热值单位为J/m³．