Question

15．小華嘗試估測家里使用的天然氣熱水器的熱效率．他把家里自動洗衣機的“水量”設為40L，用熱水器輸出的熱水注入洗衣機，當注入水的體積達到40L時洗衣機自動停止注水．已知當時自來水溫度是15℃，熱水器輸出熱水的溫度是40℃，觀察天然氣表發現注水前后消耗了0.16m³天然氣．（C_水=4.2×10³J/（kg•℃），q_天然氣=3.2×10⁷J/m³）求：
（1）洗衣機里的水吸收的熱量．
（2）國家出臺的《家用燃氣快速熱水器能效限定值及能效等級》把燃氣熱水器的能效等級分成了三等：能效最低的為3級，熱效率值不低于84%；2級熱效率值不低于88%；1級能效最高，熱效率值不低于96%．請通過計算，說明他家熱水器的熱效率值是否達到國家標準．

Answer 1

分析 （1）根據水的體積，利用Q_吸=cm△t=cρV_水△t即可求出洗衣機中的水所吸收的熱量；
（2）熱水器加熱過程中天然氣釋放的能量根據Q=qV即可求出；
根據水吸收熱量與天然完全燃燒放出熱量計算出熱水器的效率，比較可得出結論．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，
水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（40℃-15℃）=4.2×10⁶J；
（2）天然氣完全燃燒放出熱量：
Q_放=qV′=3.2×10⁷J/m³×0.16m³=5.12×10⁶J；
該熱水器的熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{5.12×1{0}^{6}J}$×100%≈82%，
由于82%＜84%，小華家熱水器未達到國家標準．
答：（1）洗衣機里的水吸收的熱量為4.2×10⁶J；
（2）小華家熱水器未達到國家標準．

點評 本題為熱量的綜合計算題，考查了學生對燃料燃燒放出熱量公式、熱效率公式的理解和靈活運用，屬于中檔題．