Question

目前处于秋收季节，有部分农户焚烧秸秆，这种行为不仅造成严重的环境污染，还造成大量的能源浪费．研究表明，秸秆的热值为0.75×10⁷J/kg，相当于标准煤的四分之一．
（1）我国第一家秸秆发电厂已开始正式发电，从此，中国电网里出现了由农民“种”出来的电流．据了解，我国每年仅农作物秸秆产量就有6亿吨（合6×10¹¹kg）．如果这些秸秆完全燃烧放出的热量全部转化为电能，则每年通过焚烧秸秆可产生多少焦耳的电能？
（2）从能量转化的角度来分析，焚烧秸秆的能量是如何转化的？
（3）某学校食堂锅炉盛水1.5t，如果通过燃烧秸秆的方式将这些水从20℃加热到100℃，共需要多少秸秆？（设秸秆完全燃烧，且放出的热量有42%被水吸收）

Answer 1

分析：（1）已知秸秆的热值和质量，可利用公式Q=mq计算秸秆完全燃烧放出的热量，而且放出的热量全部转化为电能，所以W=Q．
（2）首先判断秸秆燃烧发生的是什么变化，再判断由这种变化获得了什么形式的能量，从而判断焚烧秸秆的能量是如何转化的．
（3）已知水的质量、比热容和温度的变化，首先利用公式Q_吸=Cm△t计算水吸收的热量，已知秸秆完全燃烧放出的热量有42%被水吸收，再利用公式Q_放=

Q吸

η热

计算燃料燃烧放出的热量，已知秸秆的热值，最后利用公式m=

Q放

q

计算秸秆的质量．

解答：解：
（1）∵m=6×10¹¹kg，q=0.75×10⁷J/kg，
∴Q=mq=6×10¹¹kg×0.75×10⁷J/kg=4.5×10¹⁸J，
又∵放出的热量全部转化为电能，
∴W=Q=4.5×10¹⁸J．
答：每年通过焚烧秸秆可产生4.5×10¹⁸J的电能．
（2）秸秆燃烧发生的是化学变化，具有的是化学能，而同时获得了内能，所以焚烧秸秆的能量是化学能转化为内能．
答：焚烧秸秆的能量是化学能转化为内能．
（3）∵C=4.2×10³J/（kg?℃），m=1.5t=1.5×10³kg，△t=t-t₀=100℃-20℃=80℃，
∴Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1.5×10³kg×80℃=5.04×10⁸J，
又∵η_热=42%，
∴Q_放=

Q吸

η热

=

5.04×108J

42%

=1.2×10⁹J，
所以m_秆=

Q放

q

=

1.2×109J

0.75×107J/kg

=160kg．
答：共需要160kg秸秆．

点评：本题考查了利用公式Q=mq计算热量，以及利用其公式变形计算质量，并利用公式Q_吸=Cm△t计算热量，同时还考查燃料的利用率的问题，在计算过程中要特别注意单位的换算．