Question

现在国家提倡节能减排．某同学探究了他自己家刚装好的天然气烧水情况，用天然气作燃料加热5kg水的过程中，水温随时间的变化情况如图示，请完成下列问题：
（1）标准大气压下，将初温为20℃的水烧开需吸收多少热量；
（2）如果在烧水时，管道中天然气流量为5.25dm³/min，那么在这种情况下，将水烧开需要燃烧多少m³的天然气？他家天然气灶的效率为多少？（天然气的热值为4.0×10⁷J/m³）
（3）使用天然气有哪些优点（请说出两点）．

压力F/N	O	50	100	150	200	250
电阻R/Ω	300	220	165	120	100	90

Answer

（1）标准大气压下水的沸点是100℃，由热量公式可求出将初温为20℃的水烧开需吸收的热量．
（2）由图象找出水温20℃、30℃、40℃、50℃所对应的时间，找出水温随时间变化的规律，求出将初温为20℃水加热至100℃，需要的时间；已知管道中天然气流量及烧水时间，可以计算出天然气的体积；已知天然气的热值，可利用公式Q=Vq求出天然气放出的热量，这是天然气做地总功；最后由效率公式求出燃气灶的效率．
（3）从环保、使用是否方便等方面分析使用天然气的优点．
【解析】
（1）在标准大气压下水的沸点是100℃，水从20℃加热至100℃，
水吸收的热量：Q=mc△t=5kg×4.2×103J/（kg•℃）×（100℃-20℃）=1.68×106 J．
（2）由图知：水温度为20℃时，对应的时间为0min，温度为30℃时，对应的时间为2min，
温度为40℃时，对应的时间为4min，即当温度每上升10℃，时间增加2min，
将初温为20℃水加热至100℃，水温变化了100℃-20℃=80℃=8×10℃；
把水烧开所用时间为：8×2min=16min．管道中天然气流量为5.25dm3/min，
把水烧开需要天然气的体积：V=5.25dm3/min×16min=84dm3=0.084m3，
天然气燃烧放出的热量：Q放=4.0×107J/m3×0.084m3=3.36×106J；
燃气灶的效率η=×100%=×100%=50%．
（3）使用天然气的优点：产物无污染、使用方便、热值高、效率高等．
答：（1）将初温为20℃的水烧开需吸收1.68×106 J的热量．
（2）将水烧开需要燃烧天然气的体积是0.084 m3，天然气灶的效率为50%．
（3）使用天然气的优点：产物无污染、使用方便、热值高、效率高等．