Question

14．鸡年伊始，国际著名期刊《科学》首次刊发了中国科学界胡炳成团队关于全氮类物质燃料研究成果文章，解决了困扰半个多世纪的世界性难题，该燃料具有超高能量等优点，预估其热值q_氮类=4.6×10⁵J/g，它的运用能使我国在某些领域领先全世界．（ρ_煤油=0.8×10³kg/m³，q_煤油=4.6×10⁷J/kg）
问：（1）该热值换算成以J/kg为单位，其结果是多少？
（2）若我国长征某型号火箭需40t航空煤油作燃料，这些煤油的体积多大？
（3）若上问中的煤油完全燃烧放出的热量全部改由全氮类物质燃料燃烧替代，则该火箭的总质量可以减少多少t？

Answer 1

分析 （1）对热值单位进行单位换算可得以J/kg为单位的热值大小；
（2）知道煤油的质量、密度，利用ρ=$\frac{m}{V}$求煤油的体积；
（3）利用Q_放=mq求航空煤油完全燃烧放出的热量，改由全氮类物质燃料完全燃烧放出这些热量，再利用Q_放=mq求消耗全氮类物质燃料质量，消耗两种燃料质量的差值等于该火箭的总质量减小值．

解答 解：
（1）q _氮类=4.6×10⁵J/g=4.6×10⁸J/kg；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，煤油的体积：
V_煤油=$\frac{{m}_{煤油}}{{ρ}_{煤油}}$=$\frac{40×1{0}^{3}kg}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=50 m³；
（3）40t航空煤油燃烧放出的热量：
Q_放=m_煤油q_煤油=40×10³kg×4.6×10⁷J/kg=1.84×10¹²J，
改由全氮类物质燃料完全燃烧替代，消耗全氮类物质燃料质量：
m_氮=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{氦类}}$=$\frac{1.84×1{0}^{12}J}{4.6×1{0}^{8}J/kg}$=4×10³kg=4t，
该火箭总质量的减小值：
△m=m_煤油-m_氮=40t-4t=36t．
答：（1）该热值换算成以J/kg为单位，其结果是4.6×10⁸J/kg；
（2）若我国长征某型号火箭需40t航空煤油作燃料，这些煤油的体积为50 m³；
（3）该火箭的总质量可以减少36t．

点评 本题考查了密度公式、燃料完全燃烧放热公式的应用，要知道：消耗两种燃料质量的差值等于该火箭的总质量减小值．