Question

（2011?蕪湖縣模擬）學(xué)習(xí)了熱學(xué)知識(shí)后，小宇通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，用電熱壺將20℃、15Kg的水加熱到100℃，需要1.05元電費(fèi)；用液化氣灶做同樣的實(shí)驗(yàn)，則需要消耗0.42元的液化氣．已知水的比熱C_水=4.2×10³J/kg?℃．
（1）如果使用煤爐做同樣的實(shí)驗(yàn)，已知煤爐燃燒所用無(wú)煙煤的熱值為3.4×10⁷J/Kg，假設(shè)煤爐的熱能利用率為20%，無(wú)煙煤的價(jià)格是0.34元/Kg，則需花費(fèi)多少錢(qián)？
（2）煤爐的熱能利用率僅為20%，請(qǐng)分析無(wú)煙煤爐效率低的原因是什么？
（3）如果某地區(qū)可以同時(shí)提供電、液化氣和煤，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等角度綜合分析，你會(huì)建議使用哪種燃料？請(qǐng)闡明理由．

Answer 1

分析：（1）知道水的質(zhì)量、比熱容和水升高的溫度值，利用吸熱公式求實(shí)驗(yàn)中水吸收的熱量，又知道無(wú)煙煤的熱值和煤爐的熱能利用率，利用Q_吸=Q_放×η=mqη計(jì)算需要的無(wú)煙煤，又知道無(wú)煙煤的價(jià)格，可以算出用無(wú)煙煤加熱的花費(fèi)；
（2）用煤燃燒加熱時(shí)，煤不能完全燃燒、熱量散失嚴(yán)重，燃料燃燒放出的熱量不能全部被水吸收；
（3）通過(guò)分析燒開(kāi)同一壺水的花費(fèi)以及污染大小，選擇使用哪種燃料．

解答：解：（1）把水加熱需吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×15kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁶J
∵煤爐的熱能利用率為20%，
∴燃燒煤需放熱Q_放=

Q吸

20%

=

5.04×107J

20%

=2.52×10⁷J，
根據(jù)Q_放=mq可得：
燃燒煤的質(zhì)量m=

Q放

q

=

2.52×107J

3.4×107J/kg

≈0.74kg，
燃燒煤需花錢(qián)：
0.34元/kg×0.74kg=0.252元；
（2）煤爐的熱能利用率僅為20%，無(wú)煙煤爐效率低的原因是：煤不能完全燃燒；熱量散失嚴(yán)重；
（3）用電熱壺將20℃的15㎏的水加熱到100℃，需要1.05元電費(fèi)、需要消耗0.42元的煤氣、0.25元的無(wú)煙煤．雖然無(wú)煙煤花費(fèi)少，但燃燒時(shí)產(chǎn)生廢氣，污染大；用電，無(wú)污染，但花費(fèi)高；用煤氣污染小、價(jià)格適中，所以建議使用煤氣．
答：（1）如果使用煤爐做同樣的實(shí)驗(yàn)，則需花費(fèi)0.252元；
（2）煤不能完全燃燒；熱量散失嚴(yán)重；
（3）建議選擇液化氣，因?yàn)橐夯瘹鈨r(jià)格適中，且污染較�。�

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活相連，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，且加強(qiáng)了學(xué)生的節(jié)能環(huán)保的意識(shí)．