Question

认识自然，亲近自然．初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉（内置一瓶新的燃气，参数如图乙所示），爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃，[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），锅的比热容为0.8×10³J/（kg•℃）]

（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？

（2）需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？

（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？（最后结果保留1位小数）．

Answer 1

（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出的热量：

Q_放=mq=0.1kg×9×10⁷J/kg=9×10⁶J；

（2）使合金锅内2kg的水温度升高50℃吸收的热量：

Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×50℃=4.2×10⁵J；

（3）燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为m_气=0.15kg/h×1.4h=0.21kg，

由题知，甲烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：

Q₁=Q_放×90%=m_气q×90%=9×10⁷J/kg×0.21kg×90%=1.701×10⁷J，

又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：

Q₂=Q₁×30%=1.701×10⁷J×30%=5.103×10⁶J，

由Q_吸=cm△t得能烧开水的质量：

m_水==≈17.4kg．

答：

（1）完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出9×10⁶J的热量；

（2）需4.2×10⁵J的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃；

（3）如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为17.4kg的水烧开．