Question

沼氣是一種可燃?xì)怏w，它是有機(jī)物在隔絕空氣和一定的溫度、濕度、酸堿度等條件下，經(jīng)過沼氣細(xì)菌的作用而產(chǎn)生的，它的主要成分是甲烷和二氧化碳．甲烷是無色無臭的氣體，燃燒后的主要生成物是二氧化碳和水．沼氣的熱值2.8×10⁷J/m³，農(nóng)村家用沼氣池生產(chǎn)的沼氣主要用來做生活燃料．
（1）如果沼氣燃燒的熱量有60%被水吸收，則在通常情況下將質(zhì)量為5kg，初溫為20℃的水燒開需要多少沼氣？
（2）沼氣有時(shí)也可以作為動(dòng)力燃料，開動(dòng)柴油機(jī)或汽油機(jī)用于抽水、發(fā)電等用途，效果十分顯著．試分析沼氣作燃料開動(dòng)汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化．

Answer 1

解：
（1）把5kg的水從20℃加熱到100℃所吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×5kg×（100℃-20℃）
=1.68×10⁶J；
由題知，Q_吸=Q_放×60%，
∴燃燒沼氣提供放出的熱量：
Q_放===2.8×10⁶J，
∵Q_放=Vq，
∴需要完全燃燒沼氣的體積：
V===0.1m³．
（2）使用沼氣作燃料開動(dòng)汽油機(jī)，先是沼氣燃燒，把沼氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過燃?xì)馀蛎涀龉�將�?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
答：（1）水燒開需要0.1m³沼氣；
（2）沼氣作燃料開動(dòng)汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化為：化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能．
分析：（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
由題知Q_吸=Q_放×60%，求出沼氣燃燒的熱量，根據(jù)公式Q_放=Vq求出需要燃燒沼氣的體積．
（2）和內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化相同，據(jù)此分析回答．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對吸熱公式Q_吸=cm△t和Q_放=Vq的掌握和運(yùn)用以及對內(nèi)燃機(jī)工作中能量轉(zhuǎn)化情況的了解，雖知識(shí)點(diǎn)多，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大．