Question

目前處于秋收季節，有部分農戶焚燒秸稈，這種行為不僅造成嚴重的環境污染，還造成大量的能源浪費．研究表明，秸稈的熱值為0.75×10⁷J/kg，相當于標準煤的四分之一．
（1）我國第一家秸稈發電廠已開始正式發電，從此，中國電網里出現了由農民“種”出來的電流．據了解，我國每年僅農作物秸稈產量就有6億噸（合6×10¹¹kg）．如果這些秸稈完全燃燒放出的熱量全部轉化為電能，則每年通過焚燒秸稈可產生多少焦耳的電能？
（2）從能量轉化的角度來分析，焚燒秸稈的能量是如何轉化的？
（3）某學校食堂鍋爐盛水1.5t，如果通過燃燒秸稈的方式將這些水從20℃加熱到100℃，共需要多少秸稈？（設秸稈完全燃燒，且放出的熱量有42%被水吸收）

Answer 1

【答案】分析：（1）已知秸稈的熱值和質量，可利用公式Q=mq計算秸稈完全燃燒放出的熱量，而且放出的熱量全部轉化為電能，所以W=Q．
（2）首先判斷秸稈燃燒發生的是什么變化，再判斷由這種變化獲得了什么形式的能量，從而判斷焚燒秸稈的能量是如何轉化的．
（3）已知水的質量、比熱容和溫度的變化，首先利用公式Q_吸=Cm△t計算水吸收的熱量，已知秸稈完全燃燒放出的熱量有42%被水吸收，再利用公式Q_放=計算燃料燃燒放出的熱量，已知秸稈的熱值，最后利用公式m=計算秸稈的質量．
解答：解：
（1）∵m=6×10¹¹kg，q=0.75×10⁷J/kg，
∴Q=mq=6×10¹¹kg×0.75×10⁷J/kg=4.5×10¹⁸J，
又∵放出的熱量全部轉化為電能，
∴W=Q=4.5×10¹⁸J．
答：每年通過焚燒秸稈可產生4.5×10¹⁸J的電能．
（2）秸稈燃燒發生的是化學變化，具有的是化學能，而同時獲得了內能，所以焚燒秸稈的能量是化學能轉化為內能．
答：焚燒秸稈的能量是化學能轉化為內能．
（3）∵C=4.2×10³J/（kg?℃），m=1.5t=1.5×10³kg，△t=t-t=100℃-20℃=80℃，
∴Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1.5×10³kg×80℃=5.04×10⁸J，
又∵η_熱=42%，
∴Q_放===1.2×10⁹J，
所以m_稈===160kg．
答：共需要160kg秸稈．
點評：本題考查了利用公式Q=mq計算熱量，以及利用其公式變形計算質量，并利用公式Q_吸=Cm△t計算熱量，同時還考查燃料的利用率的問題，在計算過程中要特別注意單位的換算．