Question

為了潔化宜昌城區的空氣質量，目前正在對“的士”車輛實施油改氣，某學校開展物理社會實踐活動，對目前“的士”車輛使用的燃料作社會調查．同學們通過查閱資料、詢問“的士”司機等方式，得到如下調查結果：

燃料名稱	熱值	毒性	燃燒性	燃燒后的排放物	價格
汽油	4.6×107J/kg	有	較易完全	有大量二氧化碳、二氧化硫等氣體	5.00元/L
天然氣	7.8×107J/m3	無	較易完全	有大量二氧化碳氣體及水蒸氣	3.00元/m3

（1）以“的士”車輛每天運行路程約300km消耗汽油20L計算，“的士”車油改氣后平均每天少支出約多少元？（汽油密度0.71×10³㎏/m³）
（2）實際上天然氣是以液態形式裝在汽車里的，那么天然氣是采用什么方法把它變成液態的呢？
（3）根據上表以及計算結果提供的信息，說出車輛使用天燃氣這種燃料有哪些優點．（要求說出二條）．

Answer 1

解：（1）V_汽油=20L=20×10^-3m³；
每天運行300km路程消耗汽油20L支出的費用為：20L×5.00元/L=100元；
消耗20L汽油的質量為：
m_汽油=ρ_汽油?V_汽油=0.71×10³kg/m³×20×10^-3m³=14.2kg；
汽油燃燒放出的熱量為：
Q_汽油=m_汽油?q_汽油=14.2kg×4.6×10⁷J/kg=65.32×10⁷J；
天然氣燃燒放出的熱量：Q_天然氣=Q_汽油，
又，Q_天然氣=V_天然氣?q_天然氣，
∴需要消耗的天然氣為：
V_天然氣==≈8.37m³；
每天運行300km路程消耗天然氣支出的費用為：8.37m³×3.00元/m³≈25元；
每天少支出的費用為：100元-25元=75元．
答：每天少支出的費用為75元；
（2）天然氣采用壓縮體積的方法把它變為液態．
（3）優點為：①天然氣沒有毒性；
②使用天然氣比較環保，并且節省費用．
分析：（1）每天運行300km需要的熱量是相同的．根據題目中已知條件可以求出使用汽油需要支出的費用；知道汽油的密度、體積可以知道需要汽油的質量，根據Q=mq就知道了汽油燃燒放出的熱量；也就知道了所需天然氣燃燒放出的熱量，就能知道所需天然氣的體積，就知道了使用天然氣需要支出的費用；兩項相減就知道每天少支出的費用．
（2）實際上是把天然氣液化了，液化方式有兩種降低溫度和壓縮體積，在常溫使用的條件下不能用降低溫度的方法，只有用壓縮體積的方法．
（3）優點從表格中找出，可以從有無毒性、是否環保、節約成本等方面考慮．
點評：本題考查了學生對燃料燃燒放熱公式的掌握和運用，注意氣體燃料燃燒放熱公式（Q=vq）和固體燃料燃燒放熱公式（Q=mq）的公式區別，注意氣體燃料和固液體燃料的熱值單位不同：氣體J/m³、固液體J/kg．