Question

10．用燃氣灶燒水時，把5kg 初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了80g 天然氣（假設天然氣完全燃燒）．已知天然氣的熱值為8.0×10⁷ J/kg，水的比熱容為（4.2×10³ J/（kg•℃）．
（1）天然氣屬于不可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．在燒水過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，這說明能量的轉化和轉移是有方向的．
（2）水的內能增加了1.68×10⁶ J．
（3）燃氣灶燒水的效率為26.25%．

Answer 1

分析 （1）像水能、風能、太陽能、生物質能等都是能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期內不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源；
能量轉化和轉移是有方向性，如：熱傳遞時內能從高溫物體轉移向低溫物體的．
（2）知道水的質量、水的比熱容，求出水溫度的升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量，即水的內能增加值；
（3）由Q_放=mq可求出天然氣完全燃燒放出的熱量；水吸收的熱量跟天然氣完全燃燒放出的熱量之比等于燃氣灶的效率．

解答 解：
（1）天然氣是不可再生資源，在燒水過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，說明在能的轉化和轉移的過程中，能量轉化和轉移是有方向性；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J，
即水的內能增加了1.68×10⁶J；
（3）天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=80×10^-3kg×8×10⁷J/kg=6.4×10⁶J；
燃氣灶的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{6.4×1{0}^{6}J}$×100%=26.25%．
故答案為：（1）不可再生；方向；（2）1.68×10⁶J；（3）26.25．

點評 本題主要考查了燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq、Q_吸=cm△t=cm（t-t₀）和效率公式的掌握和運用，計算時注意：水吸收熱量、內能增加，水的內能增加值等于水吸收的熱量．