Question

3．木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，對(duì)它們?nèi)〔煌�質(zhì)量進(jìn)行完全燃燒，得到了下表的數(shù)據(jù)：

燃料的質(zhì)量/g		100	200	300	400
燃料完全燃燒放出的熱量	Q木柴/J	1.3×106	2.6×106	3.9×106	5.2×106
	Q焦炭/J	3.0×106	6.0×106	9.0×106	12.0×106
	Q木炭/J	3.4×106	6.8×106	10.2×106	13.6×106

（1）從表中的數(shù)據(jù)可以得到，相同質(zhì)量的不同燃料，它們完全燃燒所釋放的熱量是不同（選填“相同”或“不同”）的；對(duì)于同一種燃料，質(zhì)量越大，完全燃燒所釋放的熱量越多（選填“多”或“少”）．
（2）完全燃燒0.01m³的天然氣放出的熱量是4.2×l0⁵J（q_天然氣=4.2×l0⁷J/m³）；如果這些熱量完全用于加熱水，可使10kg的水溫度升高10℃[c_水=4.2×l0³J/（kg•℃）]；實(shí)際加熱這些水所燃燒的天然氣比上述要多許多，原因是用燃?xì)庠顭�水時(shí)，除了水吸收的熱量外，一部分傳給了盛水的容器，另外一部分傳給了空氣．如果完全燃燒0.01m³的天然氣放出的熱量，損失了8.4×10⁴J的熱量，該燃?xì)庠畹男�率�?0%．
（3）一氫氣動(dòng)力汽車質(zhì)量1.5×10³kg，汽車速度90km/h勻速行駛9km消耗氫氣0.2kg，汽車的牽引力為1.0×10³N，（氫氣的熱值取1.4×10⁸J/kg，g取10N/kg），則牽引力做功的功率25kW，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為32.1%．（最后一空結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）分析表格數(shù)據(jù)得出質(zhì)量相同燃料完全燃燒時(shí)釋放的熱量是否相等，以及同一種燃料完全燃燒所釋放的熱量與質(zhì)量的關(guān)系；
（2）知道天然氣的熱值，根據(jù)Q_放=Vq求出完全燃燒0.01m³的天然氣放出的熱量，由題意可知水吸收的熱量Q_吸=Q_放，根據(jù)Q_吸=cm△t求出可加熱水的質(zhì)量；完全燃燒0.01m³的天然氣放出的熱量減去損失的熱量即為水吸收的熱量，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出該燃?xì)庠畹男�率�?br />（3）知道牽引力的大小和汽車行駛的距離，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出汽車行駛的時(shí)間，利用P=$\frac{W}{t}$求出牽引力做功的功率，根據(jù)Q_放=mq求出消耗氫氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．

解答 解：
（1）由表中的數(shù)據(jù)可知，完全燃燒質(zhì)量相同的木柴、焦炭、木炭放出的熱量不同；對(duì)于同一種燃料，質(zhì)量越大，完全燃燒所釋放的熱量越多；
（2）完全燃燒0.01m³的天然氣放出的熱量：
Q_放=V_天然氣q_天然氣=0.01m³×4.2×l0⁷J/m³=4.2×l0⁵J，
由題意可知水吸收的熱量Q_吸=Q_放=4.2×l0⁵J，
由Q_吸=cm△t可得，可加熱水的質(zhì)量：
m_水=$\frac{{Q}_{吸}}{c△t}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×10℃}$=10kg；
考慮熱損失時(shí)，完全燃燒0.01m³的天然氣時(shí)，水吸收的熱量：
Q_吸′=Q_放-Q_損=4.2×l0⁵J-8.4×l0⁴J=3.36×l0⁵J，
該燃?xì)庠畹男�率�?br />η=$\frac{{Q}_{吸}′}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{5}J}$=80%；
（3）牽引力做的功：
W=Fs=1.0×10³N×9000m=9×10⁶J，
由v=$\frac{s}{t}$可得，汽車行駛的時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{9km}{90km/h}$=0.1h=360s，
牽引力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{9×1{0}^{6}J}{360s}$=25000W=25kW，
消耗氫氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放′=V_氫氣q_氫氣=0.2kg×1.4×l0⁸J/kg=2.8×l0⁷J，
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η′=$\frac{W}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{9×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%≈32.1%．
故答案為：（1）不同；多；（2）4.2×l0⁵；10；80%；（3）25kW；32.1%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料熱值的特點(diǎn)和燃料完全燃燒釋放熱量公式、吸熱公式、效率公式、速度公式、做功公式、功率公式的綜合應(yīng)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，有一定的難度．