Question

18．将林林学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×10³J/（kg•℃），他想估算一下自己家每天烧水，做饭需要的热量，于是将林林仔细记录了他家烧水，煮饭需要的能量，并把它折算成烧水的能量，相当于每天将30kg，20℃的水烧开．
（1）将林林家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3×10⁷J/kg，从理论上讲将林林家每天做饭需要多少kg煤？
（3）将林林家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，它家每天实际用煤2kg，请帮将林林计算他家煤炉的效率为多少？你认为将林林家煤炉效率低的原因是什么？
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、初温、末温和比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量即为林林家每天烧水做饭需要的热量；
（2）根据题意可知煤完全燃烧释放的热量，又知道普通煤的热值，根据Q_放=mq求出需要煤的质量；
（3）根据Q_放=mq求出2kg煤完全燃烧释放的热量，水吸收的热量和煤完全燃烧释放热量的比值即为煤炉的效率；煤炉效率低的原因从燃料的热值、热量的散失等方面来考虑；
（4）从安全、对环境的污染等方面来分析．

解答 解：（1）林林家每天烧水做饭需要的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×30kg×（100℃-20℃）
=1.008×10⁷J；
（2）由题意可知，煤完全燃烧释放的热量：
Q_放=Q_吸=1.008×10⁷J，
由Q_放=mq可得，需要煤的质量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$═$\frac{1.008×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=0.336kg；
（3）2kg煤完全燃烧释放的热量：
Q_放′=m″q=2kg×3×10⁷J/kg=6×10⁷J，
煤炉的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{1.008×1{0}^{7}J}{6×1{0}^{7}J}$×100%=16.8%，
林林家煤炉效率低的原因：一方面煤不能完全燃烧，另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了；
（4）家用煤炉的缺点：不安全，煤气中毒；引起火灾；大气污染；不卫生等．
答：（1）林林家每天烧水做饭需要1.008×10⁷J的热量；
（2）如果普通煤的热值为3×10⁷J/kg，从理论上讲将林林家每天做饭需要0.336kg煤；
（3）林林计算他家煤炉的效率为16.8%；林林家煤炉效率低的原因是煤燃烧不充分；热量散失严重等；
（4）家里煤炉的另一个主要缺点是不安全，煤气中毒；引起火灾；大气污染；不卫生等．

点评 本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式的应用，正确的分析煤的利用率低的原因和家用煤炉的缺点是关键．