Question

8．页岩气一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，被国际能源界称之为“博弈改变者”的气体，正在改写世界的能源格局．而我国的页岩气可采储量居世界首位．如果用1.4m ³的页岩气烧水，可将10kg的水从20℃加热到100℃．水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃），页岩气的热值约为3×10⁷J/m³．试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）1.4m³的页岩气完全燃烧放出的热量是多少？
（3）热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，可利用吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）计算水吸收的热量；
（2）知道烟煤的热值和质量，可利用公式Q_放=mq计算烟煤完全燃烧放出的热量；
（3）知道水吸收的热量和烟煤完全燃烧放出的热量，根据效率公式求出热效率．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（100℃-20℃）
=3.36×10⁶J；
（2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=1.4kg×3×10⁷J/kg=4.2×10⁷J；
（3）热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=8%；
答：（1）水吸收的热量是3.36×10⁶J；
（2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是4.2×10⁷J；
（3）热效率是8%．

点评 本题考查学生对热传递过程中的吸热公式和燃料燃烧放出热量公式，热效率公式的理解和灵活运用．