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15.我市對燒水、煮飯的管道進行改造,天然氣已在我市廣泛使用,小明為測定他家天然氣灶燒水的效率,在質量為200g的鋁壺中放入5L20℃的冷水,記錄下當時氣量表的示數134.731m3,打火燒水,26min后水燒開了,小明這時觀察氣量表的示數是134.871m3,已知天然氣的熱值為4.0×107J/m3,鋁的比熱容為0.88×103J/(kg•℃),問:
(1)燒開這壺水燒開,共吸收了多少熱量?
(2)這個天然氣灶燒水的效率是多少?

分析 (1)已知水的體積和密度,根據公式可求水的質量,還知水的初溫你和末溫,根據公式Q=cm△t可求水吸收的熱量.
(2)先計算天然氣完全燃燒釋放的熱量,水吸收的熱量與天然氣完全燃燒釋放的熱量的比值就是天然氣爐具的效率.

解答 解:(1)壺中水的體積:V=5L=5dm3=5×10-3m3
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg,
水吸收的熱量:
Q水吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J;
鋁壺吸收的熱量:
Q壺吸=cm△t=0.88×103J/(kg•℃)×0.2kg×(100℃-20℃)=1.408×104J;
燒開這壺水燒開,共吸收熱量:
Q=Q水吸+Q壺吸=1.68×106J+1.408×104J=1.69408×106J;
(2)消耗天然氣的體積:V氣=134.871m3-134.731m3=0.14m3
天然氣完全燃燒釋放熱量:
Q=qV=4.0×107J/m3×0.14m3=5.6×106J,
小明家天然氣爐具的效率:
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{{Q}_{水吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{5.6×1{0}^{6}J}$×100%=30%.
答:(1)燒開這壺水,共需要吸收1.69408×106J熱量;
(2)天然氣爐具的效率是30%.

點評 本題考查熱量的計算和能量的利用效率,關鍵是公式及其變形的靈活應用.

練習冊系列答案
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(3)按照圖乙正確連接電路后,繼續進行實驗,當小燈泡正常發光時,電流表的示數如圖丙所示,其示數為0.38A,則被測小燈泡正常發光時的電阻為10Ω.

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