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在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明.沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善.这是一个一举多得的惠民工程.图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图.

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水)10.出料口盖板(不密封水压池.水压池仍与外面大气相通)11.阀门
己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:
使用燃料液化石油气天然气人工煤气人工沼气
灶前压强(kP a )2.82.01.01.5
额定热流量
(kW )
普通炉左:3.6组合炉左:3.6
右:4.0右:3.6
单炉4.0
取g=10N/kg,水的比热容4.2×103J/
a.根据图9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
b.有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求.为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?
c.若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10min.试估算右炉烧水的效率.
d.请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想.
【答案】分析:(1)由图9可知U形管压强计两边的液柱之差为6cm,根据p=ρgh求出这个沼气池中沼气的压强,再与人工沼气灶前压强相比较,即可判断能否正常工作.
(2)根据增大压强的方法:减小沼气池内沼气的体积和热胀冷缩的方法提出可采取的措施.
(3)由表格中数据可知普通炉的额定热流量,根据Q=Pt求出燃气灶所放出的热量,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,根据效率公式求出右炉烧水的效率.
(4)从减小散热和影响热传递的因素提出提高燃气灶的效率问题的设想.
解答:解:a、灶前沼气压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa=0.6kPa,
因为p<1.5kPa,
所以此时不可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭.
b、可采取的措施有:通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等.如果通过进料口向沼气池中加适量的热水,则效果更佳.
c、一般说来,燃气灶正常工作时,燃气的燃烧是很充分的,我们可以视为燃气完全燃烧;再把当时的大气压看作是1标准大气压.
燃气灶所放出的热量:Q=Pt=4.0×103W×10×60s=2.4×106J,
水吸收的热量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2.5kg×(100℃-20℃)J=8.4×105J,
右炉烧水的效率:η=×100%=×100%=35%.
c、提高燃气灶热效率的设想如下:适当选用额定热流量较大的炉具以缩短加热时间,从而缩短向环境散热的时间,以减少热损失;及时清除水壶底部的水垢,以加快热传递;烧水时,水壶最好加盖.
答:a、该农户此时不能使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭;
b、通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等,如果通过进料口向沼气池中加适量的热水,则效果更佳;
c、右炉烧水的效率为35%;
d、适当选用额定热流量较大的炉具以缩短加热时间,从而缩短向环境散热的时间,以减少热损失;及时清除水壶底部的水垢,以加快热传递;烧水时,水壶最好加盖.
点评:本题考查了液体压强、热量等的计算和效率的计算等,关键是从所给信息中找到有用的数据,本题难度比较大,属于难题.
练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明.沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善.这是一个一举多得的惠民工程.图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图.

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水)10.出料口盖板(不密封水压池.水压池仍与外面大气相通)11.阀门
己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:
使用燃料 液化石油气 天然气 人工煤气 人工沼气
灶前压强(kP a ) 2.8 2.0 1.0 1.5
额定热流量
(kW )
普通炉 左:3.6 组合炉 左:3.6
右:4.0 右:3.6
单炉 4.0
取g=10N/kg,水的比热容4.2×103J/(kg?℃)
a.根据图9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
b.有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求.为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?
c.若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10min.试估算右炉烧水的效率.
d.请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想.

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科目:初中物理 来源:模拟题 题型:计算题

在一些农村地区建造的沼气池,通过将秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭、点灯照明.图所示为一农户的水压式沼气池的剖面图.
说明:1.沼气池;2.水压池;3.进料口;4.密封盖;5.输气管; 6.贮气室;7.沼气压力显示器;8.总阀门;9.U形管压强计(内装带色的水);10.出料口盖板(与大气相通);11.阀门.已知该农户家燃气灶的部分技术参数如下:
(1)通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?(g取10N/kg)
(2)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?(已知沼气的热值约为5.0×107J/kg,煤的热值约为2.8×107 J/kg)

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科目:初中物理 来源:2010-2011学年上海市黄浦区光明初中九年级(上)月考物理试卷(解析版) 题型:解答题

在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明.沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善.这是一个一举多得的惠民工程.图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图.

说明:1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5.输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9.U形管压强计(里面装有染成红色的水)10.出料口盖板(不密封水压池.水压池仍与外面大气相通)11.阀门
己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:
使用燃料液化石油气天然气人工煤气人工沼气
灶前压强(kP a )2.82.01.01.5
额定热流量
(kW )
普通炉左:3.6组合炉左:3.6
右:4.0右:3.6
单炉4.0
取g=10N/kg,水的比热容4.2×103J/
a.根据图9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
b.有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求.为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?
c.若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10min.试估算右炉烧水的效率.
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科目:初中物理 来源:2009年第十九届全国初中应用物理知识竞赛初赛试卷(解析版) 题型:解答题

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使用燃料液化石油气天然气人工煤气人工沼气
灶前压强(kP a )2.82.01.01.5
额定热流量
(kW )
普通炉左:3.6组合炉左:3.6
右:4.0右:3.6
单炉4.0
取g=10N/kg,水的比热容4.2×103J/
a.根据图9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
b.有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求.为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?
c.若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开,耗时约10min.试估算右炉烧水的效率.
d.请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想.

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