Question

12．传统的燃料，不但有限，而且会对环境造成危害，因此，寻找新能源一直是人们解决能源问题的主要途径，目前，天然气和电能是最常用的两种能源，小明对这两种能源做了比较．小明通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm³、20℃的水，大火加热直至沸腾．天然气热值为8×10⁷J/m³．烧开这壶水，燃烧了2.1×10^-2m³d的天然气，电热水壶的功率为1000W，利用电热水壶烧开这壶水用时800s．【气压为1标准大气压：C_水=4.2×10³J/（kg•℃）】
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）利用天然气给水加热的效率是多少？
（3）利用电热水壶加热的效率是多少？
（4）比较两种能源的优缺点．

Answer 1

分析 （1）先根据密度公式求出水的质量，再利用吸热公式求出水吸收的热量；
（2）先求出天然气燃烧放出的热量，结合效率公式求出效率；
（3）求出消耗的电能，利用效率公式求出加热效率；
（4）从加热效率和对环境的影响分析各自的优缺点．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量为：
m=ρV=1000kg/m³×0.002m³=2kg；
水吸收的热量为：
Q_吸=cm（t-t0）
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J
（2）天然气燃烧放出的热量为：
Q_放=Vq=2.1×10^-2 m³×8×10⁷J/m³=1.68×10⁶J；
则加热效率为：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{1.68×1{0}^{6}J}$×100%=40%；
（3）利用电加热时，由P=$\frac{W}{t}$可得消耗的电能为：
W=Pt=1000W×800s=800000J
故加热效率为：
η′=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{800000J}$×100%=84%；
（4）天然气燃烧会放出二氧化碳等气体、效率低；
用电热水壶热效率高，环保使用电能比较清洁．
答：（1）烧开这壶水，水需要吸收6.72×10⁵J热量；
（2）利用天然气给水加热的效率是40%；
（3）利用电热水壶加热的效率是84%；
（4）天然气燃烧会放出二氧化碳等气体、效率低；
用电热水壶热效率高，环保使用电能比较清洁．

点评 本题信息量大，运用到的知识内容多，公式多，要求学生要熟练掌握并运用到具体的问题中．