小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温为25℃的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热．[已知天然气的热值q=8.4×107J/m3，水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]求：（1）烧开1L

Question

小亮家有一个容积为2L的水壶，水壶里装有初温为25℃的水，在1标准大气压下小亮用天然气炉具对水进行加热．[已知天然气的热值q=8.4×10⁷J/m³，水的比热容4.2×10³J/（kg•℃）]求：
（1）烧开1L水，水需要吸收多少热量？
（2）若天然气炉具的效率是30%，则烧开1L水需要完全燃烧多少m³的天然气？

Answer 1

（1）由题意可知水的体积V_水=1L=1×10^-3m³，
由ρ=(m)/(V)可得水的质量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
一标准大气压下水的沸点是100℃
则水吸收的热量：
Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×10⁵J；
（2）η=(Q吸)/(Q放)得完全燃烧天然气放热：
Q_放=(Q吸)/(η)=(3.15×105J)/(30%)=1.05×10⁶J，
由Q_放=Vq得需要天然气的体积：
V_天然气=(Q放)/(q)=(1.05×106J)/(8.4×107J/m3)=1.25×10^-2m³．
答：（1）烧开1L水，水需要吸收3.15×10⁵J热量；
（2）若天然气炉具的效率是30%，则烧开1L水需要完全燃烧1.25×10^-2m³的天然气．