Question

小明是个很善于把物理知识应用于实际的同学，最近他加重新安装了天然气热水器，热水器标示的热效率为87%．加热模式为“即热式”．小明想估测该热水器的实际热效率，以核对铭牌上的数值是否准确．他接通热水器工作开关，当流出40kg热水时，让热水器停止工作．已知当自来水的温度是15℃，热水器输出的热水温度为40℃，观察天然气表得知共用了0.15m³的天然气．天然气的热值为3.2×10⁷J/m³，水的比热容4.2×10³J/（kg℃），g取10N/kg．请帮小明解答下列问题：

（1）小明在估测过程中，流过热水器的水吸收的热量是多少？天然气完全燃烧释放的热量是多少？

（2）该热水器的实际热效率是多少？

Answer

（1）小明在估测过程中，流过热水器的水吸收的热量是4.2×106J，天然气完全燃烧释放的热量是4.8×106J；

（2）该热水器的实际热效率是87.5%．

【解析】

试题分析：（1）知道水的质量、初温和末温、水的比热容，利用Q吸=cm△t求出水所吸收的热量；知道天然气体积，利用Q=qV求完全燃烧释放的热量；

（2）该热水器的实际热效率等于水吸收的热量与天然气完全燃烧释放的热量．

【解析】

（1）水吸收的热量：

Q吸=cm△t

=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（40℃﹣15℃）

=4.2×106J；

天然气完全燃烧释放的热量：

Q放=qV=3.2×107J/m3×0.15m3=4.8×106J；

（2）该热水器的实际效率：

η=×100%=×100%=87.5%．

答：（1）小明在估测过程中，流过热水器的水吸收的热量是4.2×106J，天然气完全燃烧释放的热量是4.8×106J；

（2）该热水器的实际热效率是87.5%．

【点评】本题为热量的综合计算题，考查了学生对燃料燃烧放出热量公式、热效率公式的理解和灵活运用，属于中档题．