Question

3．木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：

燃料的质量/g		100	200	300	400
燃料完全燃烧放出的热量	Q木柴/J	1.3×106	2.6×106	3.9×106	5.2×106
	Q焦炭/J	3.0×106	6.0×106	9.0×106	12.0×106
	Q木炭/J	3.4×106	6.8×106	10.2×106	13.6×106

（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是不同（选填“相同”或“不同”）的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多（选填“多”或“少”）．
（2）完全燃烧0.01m³的天然气放出的热量是4.2×l0⁵J（q_天然气=4.2×l0⁷J/m³）；如果这些热量完全用于加热水，可使10kg的水温度升高10℃[c_水=4.2×l0³J/（kg•℃）]；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了空气．如果完全燃烧0.01m³的天然气放出的热量，损失了8.4×10⁴J的热量，该燃气灶的效率是80%．
（3）一氢气动力汽车质量1.5×10³kg，汽车速度90km/h匀速行驶9km消耗氢气0.2kg，汽车的牵引力为1.0×10³N，（氢气的热值取1.4×10⁸J/kg，g取10N/kg），则牵引力做功的功率25kW，汽车发动机的效率为32.1%．（最后一空结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）分析表格数据得出质量相同燃料完全燃烧时释放的热量是否相等，以及同一种燃料完全燃烧所释放的热量与质量的关系；
（2）知道天然气的热值，根据Q_放=Vq求出完全燃烧0.01m³的天然气放出的热量，由题意可知水吸收的热量Q_吸=Q_放，根据Q_吸=cm△t求出可加热水的质量；完全燃烧0.01m³的天然气放出的热量减去损失的热量即为水吸收的热量，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出该燃气灶的效率；
（3）知道牵引力的大小和汽车行驶的距离，根据W=Fs求出牵引力做的功，根据v=$\frac{s}{t}$求出汽车行驶的时间，利用P=$\frac{W}{t}$求出牵引力做功的功率，根据Q_放=mq求出消耗氢气完全燃烧释放的热量，根据η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽车发动机的效率．

解答 解：
（1）由表中的数据可知，完全燃烧质量相同的木柴、焦炭、木炭放出的热量不同；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多；
（2）完全燃烧0.01m³的天然气放出的热量：
Q_放=V_天然气q_天然气=0.01m³×4.2×l0⁷J/m³=4.2×l0⁵J，
由题意可知水吸收的热量Q_吸=Q_放=4.2×l0⁵J，
由Q_吸=cm△t可得，可加热水的质量：
m_水=$\frac{{Q}_{吸}}{c△t}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×10℃}$=10kg；
考虑热损失时，完全燃烧0.01m³的天然气时，水吸收的热量：
Q_吸′=Q_放-Q_损=4.2×l0⁵J-8.4×l0⁴J=3.36×l0⁵J，
该燃气灶的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}′}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{5}J}$=80%；
（3）牵引力做的功：
W=Fs=1.0×10³N×9000m=9×10⁶J，
由v=$\frac{s}{t}$可得，汽车行驶的时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{9km}{90km/h}$=0.1h=360s，
牵引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9×1{0}^{6}J}{360s}$=25000W=25kW，
消耗氢气完全燃烧释放的热量：
Q_放′=V_氢气q_氢气=0.2kg×1.4×l0⁸J/kg=2.8×l0⁷J，
汽车发动机的效率：
η′=$\frac{W}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{9×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%≈32.1%．
故答案为：（1）不同；多；（2）4.2×l0⁵；10；80%；（3）25kW；32.1%．

点评 本题考查了燃料热值的特点和燃料完全燃烧释放热量公式、吸热公式、效率公式、速度公式、做功公式、功率公式的综合应用，涉及到的知识点较多，有一定的难度．