Question

2．天然气热水器的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能．热水器输入体积为0.04m³、初温为15℃的水，经过热水器消耗0.15m³天然气加热后（假设天然气完全燃烧），输出水的温度为40℃．求：
[已知：天然气热值：q=3.2×10⁷J/m³，ρ_水=1.0×10³kg/m³，C_水=4.2×10³J/kg℃]
（1）热水器输入的水质量m多大？（提示：使用公式ρ=$\frac{m}{v}$）
（2）天然气放出的热量Q_放多大？
（3）水吸收的热量Q_吸多大？
（4）本次热水器的加热效率η多大？

Answer 1

分析 （1）已知水的质量和密度，利用ρ=$\frac{m}{V}$计算热水器输入的水质量m；
（2）根据放热公式Q_放=Vq计算天然气放出的热量；
（3）利用Q_吸=cm△t计算水吸收的热量；
（4）利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%计算本次热水器的加热效率．

解答 解：（1）根据ρ=$\frac{m}{V}$可得热水器输入的水质量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg；
（2）天然气放出的热量：
Q_放=V_气q=0.15m³×3.2×10⁷J/m³=4.8×10⁶J；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/kg℃×40kg×（40℃-15℃）=4.2×10⁶J；
（4）本次热水器的加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{4.8×1{0}^{6}J}$×100%=87.5%．
答：（1）热水器输入的水质量m为40kg；
（2）天然气放出的热量Q_放为4.8×10⁶J；
（3）水吸收的热量Q_吸为4.2×10⁶J；
（4）本次热水器的加热效率η为87.5%．

点评 此题考查密度公式、热量公式和效率公式的运用，难度不大，属于基础题目．