Question

17．页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量居世界首位．页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中．较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气．
近日，在我国一页岩气试验开采气田，工作人员采取了部分页岩气样品，经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%，为了确定其中是否还含有其它可燃性成分，现在在实验室进一步对其进行热值测试：假设所取样品气体的体积为1L，用它烧水，使得1kg 的水温度升高了5℃，已知检测所用的烧水炉的效率为70%，天气的热值为4.0×10⁷J/m³．请根据以上信息计算：
（1）检测过程中，水吸收的热量是多少？
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量是多少？
（3）该页岩气样品的热值为多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、水的比热容、水升高的温度，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量；
（2）根据公式Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$计算放出的热量；
（3）根据公式q=$\frac{{Q}_{放}}{V}$计算页岩气样品的热值．

解答 解：（1）水吸收的热量Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×5℃=2.1×10⁴J．
（2）页岩气样品所释放的热量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{4}J}{70%}$=3×10⁴J；
（3）1L=1dm³=1×10^-3m³，所以该页岩气样品的热值q=$\frac{{Q}_{放}}{V}$=$\frac{3×1{0}^{4}J}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=3×10⁷J/m³．
答：（1）检测过程中，水吸收的热量是2.1×10⁴J；
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量是3×10⁴J；      
（3）该页岩气样品的热值是3×10⁷J/m³．

点评 本题考查热量的计算公式及灵活运用，解答此题的关键是知道相关的计算公式．