Question

【题目】小王学习了有关热学的知识后，知道水的比热容是4.2×103J／(kg·℃)．
（1）如果小王用燃气灶将0.005 m3 的水、温度为20℃的水加热到100℃，则水需要吸收多少热量?
（2）若小王烧水用的燃气灶使用的是热值为4.2×107J/kg的煤气，且燃气灶烧水时的热效率（热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比）为20％，则实际消耗的煤气为多少千克?
（3）为了节约能源，小王对燃气灶进行了改进，使燃气灶的热效率得到了提高．若小王在同样的条件下将0.005 m3 的水、温度为20℃的水加热到100℃，可比原来节省0.04kg的煤气，则现在燃气灶烧水时的热效率为多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：水的质量为：由ρ 得：
m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×0.005 m3＝5kg ，
水吸收的热量：Q吸＝c水m水(tt0)＝4.2×103J/(kg℃)×5kg×(100℃20℃)＝1.68×106J.
答：水需要吸收1.68×106J的热量.
（2）解：由题知,Q吸＝Q放×20%＝1.68×106J ， 则Q放＝8.4×106J
∵Q放＝mq ， 即：8.4×106J＝m×4.2×107J/kg ，
解得：m＝0.2kg.
答：实际消耗的煤气为0.2千克.
（3）解：改进后需要的天然气(0.2kg0.04kg)放热为：
Q′放＝m′q＝(0.2kg0.04kg)×4.2×107J/kg＝6.72×106J ，
现在燃气灶的热效率为：η＝ ×100%＝ ×100%＝25%.
答：现在燃气灶烧水时的热效率为25%.
【解析】（1）根据题目给出的条件，先计算水的质量，再利用热量计算公式Q吸=cm（t-t0）计算即可．
（2）由于消耗燃气的20%完全放出的热量等于水吸收的热量，再由Q=mq计算即可．
（3）将节约之后的天然气完全燃烧放出的热量结合效率公式，即可求得现在燃气灶烧水时的热效率．
【考点精析】解答此题的关键在于理解热量的计算的相关知识，掌握热量的计算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c 是物体比热，单位是：焦/(千克?℃)；m是质量；t0 是初始温度；t 是后来的温度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放，以及对燃料的热值的理解，了解热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，单位是：焦耳/千克．燃料燃烧放出热量计算：Q放 =qm；（Q放 是热量，单位是：焦耳；q是燃烧值，单位是：焦/千克；m 是质量，单位是：千克．