Question

在一些农村地区建造的沼气池，通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。

说明： 1．沼气池　 2．水压池　 3．进料口 　4．密封盖 　5 . 输气管　 6．贮气室 　7．沼气压力显示器 　8．总阀门 9. U形管压强计（里面装有染成红色的水）　10．出料口盖板（不密封水压池．水压池仍与外面大气相通）　11．阀门

己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下：

使用燃料	液化石油气	天然气	人工煤气	人工沼气
灶前压强（kP a )	2.8	2.0	1.0	1.5
额定热流量 （kW )	普通炉	左：3.6	组合炉	左：3.6
右：4.0	右：3.6
单炉	4.0

取g＝10 N/kg ，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)

1．根据图9 所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭？

2．有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施？

3．若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为2.5kg 、温度为20℃的水烧开，耗时约10 min 。试估算右炉烧水的效率。

4．请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想。

Answer 1

1 ．灶前沼气压强 p ＝ρ水g h水… （ l 分）

＝1 . 0×l03 kg/m3×l0N / kg×0．06 m ＝6 .0×l02Pa ＝0 . 6kPa… （ l 分）

因为 p > 0 . 5 kPa ，因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。…（ l 分）

2．可采取的措施有：

通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水，则效果更佳。

说明：每项正确、合理的措施得 1 分，最多 2 分。

3．一般说来，燃气灶正常工作时，燃气的燃烧是很充分的，我们可以视为燃气完全燃烧；再把当时的大气压看作是 1 标准大气压。

水吸收的热量： Q 吸＝c水m水△t水… （ l 分）＝ 4.2×l03×2 . 5× ( l00一 20 ) J＝8 . 4×l 05 J… （ l 分）

燃气灶所放出的热量： Q 放＝ P t…（ l 分）＝4. 0×l03×10×60J＝2.4×l06 J…（1分）

右炉烧水的效率：η＝ ( 1 分）= 35 % ( 1分）

4．提高燃气灶热效率的设想如下：适当选用额定热流量较大的炉具以缩短加热时间，从而缩短向环境散热的时间，以减少热损失；及时清除水壶底部的水垢，以加快热传递；烧水时，水壶最好加盖。