Question

3．小明为了测量天然气炉具烧水的效率，他用天然气炉将500g的20℃水加热至100℃时，用时24min，消耗了140L的天然气．（天然气的热值为4.0×10⁷J/m³，设天然气能完全燃烧）求：
（1）水吸收的热量；[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）天然气炉具烧水的效率．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；
（2）知道使用天然气的体积和天然气的热值，利用燃料完全燃烧放热公式求天然气完全燃烧放出的热量（总能量）；
（3）利用效率公式求天然气炉具烧水的效率．

解答 解：（1）水的质量m=500g=0.5kg，初温t₀=20℃，终温t=100℃，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J；
（2）消耗天然气的体积V=140L=140dm³=0.14m³，
天然气完全燃烧时放出的热量：
Q_放=qV=4.0×10⁷J/m³×0.14m³，=5.6×10⁶J；
（3）天然气炉具的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{5.6×1{0}^{6}J}$=×100%=3%．
答：（1）水吸收的热量为1.68×10⁵J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量为5.6×10⁶J；
（3）天然气炉具烧水的效率为3%．

点评 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，注意：固体和液体的热值单位为J/kg，气体燃料的热值单位为J/m³．