Question

根据下述材料，回答下列问题。

 “天舟一号”与“天宫二号”成功对接

我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于2016年9月15日发射成功“天宫二号”在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与“天宫二号”首次自动交会对接成功。

发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭采用液氧煤油发动机。液氧煤油发动机是以液态氧为氧化剂，煤油为燃烧剂（燃料）的火箭发动机。采用这一方式与以往的火箭发动机相比，效能提高了15～20%，可大大减少燃料携带，减少火箭的重量和体积；煤油价格较低，每次发射可节省1000多万元；煤油与液氧都没有毒，燃烧也只生成水和二氧化碳，不像以往的火箭发动机会产生剧毒污染。

2017年4月20日上午7时41分左右，执行发射任务的长征七号遥二运载火箭开始推进剂加注工作，首先加注的是煤油。至中午，火箭完成170立方米的全部煤油加注工作，开始加注液氧。同时，火箭整流罩开始脱保温层的工作。之后，液氧将完成约占总量80%的加注量。发射前5小时，天舟一号开始进行持续约半小时的装货工作。在发射前。40分钟，火箭开始进行液氧补加工作。

点火起飞时，火箭内的燃料燃烧，从火箭体尾部喷射出的火焰几乎直击发射平台，使得发射平台核心区的温度接近3000℃，足以融化绝大多数金属和非金属材料。长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，在发射中火箭飞到5m高以后，“喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400t。一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[c_水=4。2×10³J/（kg·℃），q_煤油=4。6×10⁷J/kg，ρ_煤油=0。8×10³kg/m³]

(1)长征七号遥二运载火箭加注的燃料全部完全燃烧放出的热量是_______J。

(2)设“喷水降温降噪系统”喷出400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，则水带走的热量为_______J。

(3)长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断________（选填“变大”、“变小”或“不变”），长征七号火箭燃料燃烧时能量转化情况是__________。

Answer

6.256×1012J 1.344×1011 变大 化学能转化为内能

【解析】

(1)[1]由知道，全部加注煤油的质量

m=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3 ×170m3 =1.36×105kg

长征七号遥二运载火箭加注的燃料全部完全燃烧放出的热量是

Q=qm=4.6×107 J/kg×1.36×105 kg=6.256×1012J

(2)[2]根据题意知道，400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，所以，水带走的热量

Q=cm△t=4.2×103 J/（kg•℃）×4×105 kg×（100℃-20℃）=1.344×1011J

(3)[3]长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中速度不断变大，则动能变大，高度变大，则重力势能变大，所以，机械能不断变大；

[4]长征七号火箭燃料燃烧时发生化学变化，释放出内能，即燃料的化学能燃烧时转化为内能。