Question

5．燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m³天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×10⁷J/m³．求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶烧水时的效率；
（3）请你从能量利用的角度分析在此过程中能量的转化形式，并说明能量转化具有方向性．

Answer 1

分析 （1）利用Q_吸=cm（t-t₀）可求得水吸收的热量；
（2）利用Q_放=Vq求得天然气完全燃烧放出的热量：再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$可求得燃气灶烧水时的效率
（3）能量转化和转移是有方向性，如：热传递时内能从高温物体转移向低温物体的．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q_放=Vq=0.02m³×8.4×10⁷J/kg=1.68×10⁶J；
（3）燃气灶的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{1.68×1{0}^{6}J}$×100%=40%；
（3）化学能转化为内能，由于能量的利用率没有达到100%，我们不能将烧水及散失的能量再自动聚集成天然气（化学能）．                     
答：（1）水吸收的热量为6.72×10⁵J；
（2）燃气灶烧水的效率为40%；
（3）化学能转化为内能，由于能量的利用率没有达到100%，我们不能将烧水及散失的能量再自动聚集成天然气（化学能）．

点评 本题考查了求水吸收的热量、燃气灶的效率，应用热量公式、燃烧值、效率公式即可正确解题．