Question

4．随着燃气事业的发展，我们所使用的燃料结构发生了很大的变化，燃煤向煤气转换，天然气置换人工煤气，既满足了人民水平提高的要求，也是环境质量有了很大的改善．济南市引进天然气工程已于2009年年底完成，现在西部地区原液化气混合输配管网已顺利转化为天然气管网，东部地区焦炉煤气13万户的转换工作也已经完成．天然气密度约为空气密度的一半，万一有泄露也极易扩散到空气中去，不会像液化气泄露后那样容易积存，目前，1m³天然气的价格为2元，1kg液化气的价格为6元左右，在价格上天然气要比液化气便宜，而且，天然气被誉为绿色环保能源，其主要成分是甲烷，不含其它杂质，所以燃烧时对环境的污染较小，小华家里置换了天然气以后，他进行了一次实验，他将5kg、20℃的水倒入烧水壶，用天然气炉子将水烧开，烧水前后他去看了看家里的天然气表，情况如图所示，

燃料	热值q/J•m-3
煤气	1.8×107
天然气	4×107

请你根据以上信息回答下列问题
（1）使用天然气有哪些优点？（至少三条）
（2）在烧水的过程中，水吸收的热量大约有多少？
（3）小华通过计算发现，自己家里的炉子效率不高．请你也计算一下，小华家里的炉子的效率是多少？并分析一下效率偏低的原因是什么？

Answer 1

分析 （1）从环保、使用是否方便等方面分析使用天然气的优点．
（2）标准大气压下水的沸点是100℃，由热量公式可求出将初温为20℃的水烧开需吸收的热量．
（3）由图象计算出天然气的体积，天然气表的读数后三位都在小数点后；已知天然气的热值，可利用公式Q=Vq求出天然气放出的热量，这是天然气做的总功；最后由效率公式求出燃气灶的效率；从燃料的燃烧和热量的损失方面分析效率低的原因．

解答 解：（1）使用天然气的优点：产物无污染、使用方便、热值高、效率高等．
（2）在标准大气压下水的沸点是100℃，水从20℃加热至100℃，
水吸收的热量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶ J．
（3）天然气表的读数后三位都为小数，
由图知把水烧开需要天然气的体积：V=378.386m³-378.256m³=0.13m³；
天然气燃烧放出的热量：Q_放=Vq=4.0×10⁷J/m³×0.13m³=5.2×10⁶J；
燃气灶的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{5.2×1{0}^{6}J}$×100%=32.3%；
天然气效率低的原因：天然气不充分燃烧、热量损失比较多．
答：（1）使用天然气的优点：产物无污染、使用方便、热值高、效率高等．
（2）将初温为20℃的水烧开需吸收1.68×10⁶ J的热量．
（3）天然气灶的效率为32.3%；天然气效率低的原因：天然气不充分燃烧、热量损失比较多．

点评 本题是一道中档题，由图求出天然气的体积，根据公式计算水吸收的热量、天然气放出的热量，熟练应用热量公式、效率公式是正确解题的关键．