Question

随着“西气东输”，天然气进入扬州市民家庭，小明家已经开始使用天然气了。小明家原来就有个电磁炉，小明想究竟使用哪种能源更划算呢？小明开始实验并收集有关数据：
（1）小明在水壶里放入5000cm³、20℃的水，记录下当时的气量表示数是134.731 m³；随后点火并将火调至最大烧水，开始同步计时；当水烧至沸腾时，气量表读数为134.871 m³，需时24min。小明查到天然气热值约为4.0×10⁷J/m³，单价2.2元/m³。烧开这壶水，水需要吸收多少热量?小明家天然气炉具的效率是多少？［1标准大气压，c_水＝4.2×10³J／（kg·℃）］
（2）小明又取相同的水在电磁炉上加热，使用功率为1000W档正常工作将水加热至沸腾，需时30min。扬州的电费价格为0.5元／度。使用电磁炉烧开这壶水，需消耗多少电能？花费多少电费？
（3）你建议小明家使用哪种能源？请说明2点理由。

Answer 1

解：
（1）水吸收的热量m=ρv=1g/cm³×5000cm³=5000g=5kg
Q_吸=cm（t－t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×5kg×(100℃－20℃)=1.68×10⁶J，
天然气炉具的效率：Q_放=4.0×10⁷J/m³×（134.871m³－134.731m³）=5.6×10⁶J
=0.3=30%；
（2）消耗的电能W=Pt=1kW×0.5h=0.5kW·h，花费的电费0.5度×0.5元/度=0.25元；
（3）建议使用电磁炉（若选天然气，理由合理也可）
电磁炉效率0.93=93%>30%
天然气费用（134.871m³－134.731m³）×2.2元/m³≈0.31元>0.25元使用天然气会放出二氧化碳等气体，使用电能比较清洁。