Question

（2007?蘇州）小王學習了有關熱學的知識后，知道水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）．
（1）如果小王用燃氣灶將質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃，則水需要吸收多少熱量？
（2）若小王燒水用的燃氣灶使用的是熱值為4.2×10⁷J/kg的煤氣，且燃氣灶燒水時的熱效率（熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比）為20%，那么把質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃實際消耗的煤氣為多少千克？
（3）為了節約能源，小王對燃氣灶進行了改進，使燃氣灶的熱效率得到了提高．若小王在同樣的條件下將質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃，可比原來節省0.04kg的煤氣，則現在燃氣灶燒水時的熱效率為多少？

Answer 1

分析：（1）可直接利用熱量計算公式Q_吸=cm（t-t₀）求解．
（2）由于消耗燃氣的20%完全放出的熱量等于水吸收的熱量，所以根據這個關系和“熱效率等于水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比”即可列式求得．
（3）將節約之后的天然氣完全燃燒放出的熱量結合η的表達式，即可求得現在燃氣灶燒水時的熱效率．

解答：解：
（1）Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J
（2）m=

Q放

q

=

Q吸 20%

q

=

1.68×106 20%

4.2×107J/kg

=0.2kg
（3）改進后需要的天然氣（0.2kg-0.04kg）放熱為：
Q_放′=mq=（0.2kg-0.04kg）×4.2×10⁷J/kg=6.72×10⁶J
所以現在燃氣灶的熱效率為：
η=

Q吸

Q放′

×100%=

1.68×106J

6.72×106J

×100%=25%
答：（1）將質量為5kg、溫度為20℃的水加熱到100℃，則水需要吸收1.68×10⁶J的熱量．
（2）需要消耗0.2kg的天然氣．
（3）現在燃氣灶的熱效率為25%．

點評：本題綜合考查了熱量的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎，只要讀好題，總體來說本題難度不大．