题目内容
据《泰州晚报》报道，泰州市区十大重点工程之一--生活垃圾卫生填埋场已通过严格经过处理分成三种物质．一种是固体垃圾，固体垃圾经填埋、碾压、消毒、覆盖后，恢复植被，可供郊游、观光；一种是生活垃圾渗沥液，经多重防渗处理，将渗沥垃圾液收集起来，用高压泵和压力管道输送到污水处理厂；一种是垃圾气体，收集起来用于发电．
（1）已知垃圾气体的主要成分为甲烷（CH4），如果任由这些气体排入大气中，将会造成的危害是
（2）高压泵将生活垃圾渗沥液压送到污水处理厂，压力管道横截面积一定，污水流量为180m3h，若高压泵所产生的对渗沥液的压强为3×105a，高压泵所用电动机的功率为20kW，求此过程中高压泵的效率．
（1）已知垃圾气体的主要成分为甲烷（CH4），如果任由这些气体排入大气中，将会造成的危害是
加重温室效应
加重温室效应
．将它收集起来可用于火力发电，写出甲烷燃烧的化学方程式CH4+2O2=CO2+2H2O
CH4+2O2=CO2+2H2O
．如果平均每千克生活垃圾经特殊处理后能产生0.07m3垃圾气体，那么理论上1kg生活垃圾可以发电多少度？如果居民用这些电来烧水，又可以使多少千克的水从25℃升高到100℃？（垃圾气体的执槽为8.1×107 J/m3）（2）高压泵将生活垃圾渗沥液压送到污水处理厂，压力管道横截面积一定，污水流量为180m3h，若高压泵所产生的对渗沥液的压强为3×105a，高压泵所用电动机的功率为20kW，求此过程中高压泵的效率．
分析：（1）将甲烷（CH4）排入大气中，将会加重温室效应；甲烷燃烧将产生二氧化碳和水，据此写出化学方程式；
由题知，1kg生活垃圾产生0.07m3垃圾气体（CH4），利用Q=Vq求完全燃烧后产生的热量，若燃料完全燃烧放出的热量全转化为电能，可求发电度数；
根据Q放=Q吸=cm△t求水的质量；
（2）设管道的横截面积为S，则管道某一横截面积上的压力F=p0S，如果污水在1h内流过的体积为V，则污水流动的距离L=
，可求压力在1h内对污水所做的功（有用能量）；而1h内电动机所做的总功为W总=Pt（总能量），利用效率公式求高压泵的效率．
由题知，1kg生活垃圾产生0.07m3垃圾气体（CH4），利用Q=Vq求完全燃烧后产生的热量，若燃料完全燃烧放出的热量全转化为电能，可求发电度数；
根据Q放=Q吸=cm△t求水的质量；
（2）设管道的横截面积为S，则管道某一横截面积上的压力F=p0S，如果污水在1h内流过的体积为V，则污水流动的距离L=
| V |
| S |
解答：解：
（1）如果任由甲烷（CH4）气体排入大气中，将会造成的危害是加重温室效应；
甲烷燃烧的化学方程式：
CH4+2O2=CO2+2H2O；
1kg生活垃圾产生0.07m3垃圾气体完全燃烧后产生的热量：
Q放=Vq=0.07m3×8.1×107J/m3=5.67×106J，
理论上可发电（全转化为电能）：
W=Q=5.67×106×
kW?h=1.575kW?h（度），
∵Q吸=cm△t=5.67×106J，
∴水的质量：
m=
=
=1.5kg；
（2）设管道的横截面积为S，则管道某一横截面积上的压力F=p0S，如果污水在1h内流过的体积为V，则污水流动的距离L=
，
压力在1h内对污水所做的功：
W=FL=p0S×
=p0V，
而1h内电动机所做的总功为W总=Pt，
所以高压泵的效率：
η=
×100%=
×100%=
×100%=75%．
答：（1）加重温室效应；CH4+2O2=CO2+2H2O；理论上1kg生活垃圾可以发电1.575度；如果居民用这些电来烧水，又可以使1.5千克的水从25℃升高到100℃；
（2）此过程中高压泵的效率为75%．
（1）如果任由甲烷（CH4）气体排入大气中，将会造成的危害是加重温室效应；
甲烷燃烧的化学方程式：
CH4+2O2=CO2+2H2O；
1kg生活垃圾产生0.07m3垃圾气体完全燃烧后产生的热量：
Q放=Vq=0.07m3×8.1×107J/m3=5.67×106J，
理论上可发电（全转化为电能）：
W=Q=5.67×106×
| 1 |
| 3.6×106 |
∵Q吸=cm△t=5.67×106J，
∴水的质量：
m=
| Q |
| c△t |
| 5.67×106J |
| 4.2×103J/(kg?℃)×(100℃-25℃) |
（2）设管道的横截面积为S，则管道某一横截面积上的压力F=p0S，如果污水在1h内流过的体积为V，则污水流动的距离L=
| V |
| S |
压力在1h内对污水所做的功：
W=FL=p0S×
| V |
| S |
而1h内电动机所做的总功为W总=Pt，
所以高压泵的效率：
η=
| W |
| W总 |
| p0V |
| Pt |
| 3×105Pa×180m3 |
| 20×103W×3600s |
答：（1）加重温室效应；CH4+2O2=CO2+2H2O；理论上1kg生活垃圾可以发电1.575度；如果居民用这些电来烧水，又可以使1.5千克的水从25℃升高到100℃；
（2）此过程中高压泵的效率为75%．
点评：本题为力、热、电的综合计算题，通过生活垃圾处理考查了学生对压强公式、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式、电功率公式、效率公式的掌握和运用，真正体现了学以致用，有意义！
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