Question

小王學習了有關熱學的知識后，對家里燃具進行了觀察和研究．已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）．
（1）將質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃，則水需要吸收多少熱量？
（2）若小王家燒水用的是熱值為8.4×10⁷J/m³的天然氣，且燃氣灶燒水時的熱效率（熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比）為25%，那么把5kg、20℃的水加熱到100℃需要消耗多少m³的天然氣？
（3）為了節約能源，小王對燃氣灶進行了改進．現在把5kg、20℃的水加熱到100℃，比原來節省0.006m³的天然氣，則現在燃氣灶的熱效率為多少？

Answer 1

分析：（1）可直接利用熱量計算公式Q_吸=cm（t-t₀）求解．
（2）由于消耗天然氣的25%完全放出的熱量等于水吸收的熱量，所以根據這個關系和“熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比”即可列式求得．
（3）將節約之后的天然氣完全燃燒放出的熱量，結合η的表達式，即可求解．

解答：解：
（1）Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J
（2）V=

Q放

q

=

Q吸 25%

q

=

1.68×106J 25%

8.4×107J/m3

=0.08m³
（3）改進后需要的天然氣（0.08m³-0.006m³）放熱為：
Q_放′=Vq=（0.08m³-0.006m³）×8.4×10⁷J/m³=6.216×10⁶J
所以現在燃氣灶的熱效率為：
η=

Q吸

Q放′

×100%=

1.68×106J

6.216×106 J

×100%≈27%
答：（1）將質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃，則水需要吸收1.68×10⁶J的熱量．
（2）需要消耗0.08m³的天然氣．
（3）現在燃氣灶的熱效率約為27%．

點評：本題綜合考查了熱烈的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎，只要讀好題，總體來說本題難度不大．