Question

2．小明在“认识自然，亲近自然”活动中，携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图所示的便携式丁烷气炉，内置一瓶丁烷燃气，其热值9×10⁷J/kg．爱探究的小明查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，当地水的温度为26℃．求：
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？
（2）活动中，小明用合金锅烧开2kg的水，需燃烧多少克丁烷燃气？
[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），锅的比热容为0.8×10³J/（kg•℃），最后结果保留1位小数]．

Answer 1

分析 （1）知道丁烷气体的质量和热值，利用Q_放=mq求完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量；
（2）知道水的质量、比热容和温度变化，利用Q_吸=cm△t求使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量；

解答 解：
（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：
Q_放=mq=0.1kg×9×10⁷J/kg=9×10⁶J；
（2）使合金锅内2kg的水温度升高吸收的热量：
Q_水吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（96℃-26℃）=5.88×10⁵J；
因为Q_供η=Q_吸
即：Q_供×30%=5.88×10⁵J
解得：Q_供=1.96×10⁶J，
由Q=mq可得：m_燃=$\frac{{Q}_{供}}{q}$=$\frac{1.96×1{0}^{6}J}{9×1{0}^{7}J/kg}$≈0.022kg
又丁烷气体的燃烧效率为90%，m′•η=m_供
即：m′×90%=0.022kg
解得：m′≈0.0244kg=24.4g
答：（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量9×10⁶J；
（2）活动中，小明用合金锅烧开2kg的水，需燃烧24.4克丁烷燃气．

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和效率公式的掌握和运用，利用好两个效率计算水吸收的热量是本题的关键、难点．