Question

在建设社会主义新农村的今天，沼气作为一种新型能源正被推广使用．将人畜粪便等集中发酵能产生大量的沼气，其主要成份为甲烷，它燃烧后的产物是二氧化碳和水，对环境无污染．小聪运用所学的知识在父亲的帮助下，为家里设计并建成了如下图所示的沼气池，图中储气罩是一个倒扣着的、上下均匀的圆柱形容器，可随气压的变化上下升降，最终保持罩内气压基本稳定．已知储气罩及压在上面的水泥块的总质量为500kg，储气罩的内底面积为0.5m²．则
（1）从能源能否再生的角度来说沼气是______  能源，它在使用过程中发生的能量转化是______．
（2）由题中数据可知，罩内沼气的压强最多可达多大？此时，储气罩内外液面的高度差h是多少？（当地大气压强约为10⁵ Pa，池液密度约为1．O×10³ kg/m³）
（3）如果这个沼气池每月能提供35kg沼气，则他家每月可节约用煤多少千克？（已知q_沼气=5．O×10⁷J/kg，q_煤=2.8×10⁷J/kg）

Answer

（1）由可再生能源与不可再生能源的分类要求来看，可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源；一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源．
（2）该题中罩内的最大压强等于外界大气压与罩对下面的压强之和，故此时罩对地面的压力是由其重力产生的，故据公式P=即可解决该题；对于该题中罩内外的液体来说，外界大气压强加上液柱的压强就应等于罩内气体的压强，所以据此分析计算即可得出罩内外液面的高度差．
（3）根据公式Q=mq求出沼气完全燃烧释放的能量，后再据该公式可计算出所需煤的质量．
【解析】
（1）从能源能否再生的角度来说沼气是一种可再生能源，在使用过程中，即在燃烧过程中，是将其内部的化学能转化为了内能．
（2）此时罩对地面的压力是F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N，
故此时罩对地面的压强是：P===10000Pa；
故此时罩内所能承受的最大压强是P罩=10000Pa+105 Pa=110000Pa；
外界大气压强加上液柱的压强就应等于罩内气体的压强
故P空气+P液=P罩，故P液=110000Pa-100000Pa=10000Pa
据公式P=ρgh可得，h===1m；
（3）35kg的沼气所能释放的热量是：Q=mq=35kg×5．O×107J/kg=1.75×109J
这些热量所需要的煤的质量是Q=mq，m===62.5kg．
答：（1）从能源能否再生的角度来说沼气是一种可再生能源，在使用过程中，即在燃烧过程中，是将其内部的化学能转化为了内能；
（2）罩内沼气的压强最多可达11000Pa；储气罩内外液面的高度差h是1m；
（3）如果这个沼气池每月能提供35kg沼气，则他家每月可节约用煤62.5kg．