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19. (10分)(2024·常州中考)中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳合成液态燃料,作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料.工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验,测量该燃料的热值.
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料,得到“燃料灯”;
②在空烧杯内加入1 kg水,测得水的初温为$31\ \degreeCelsius$,点燃“燃料灯”开始加热;
③当水恰好沸腾时,立即熄灭“燃料灯”,测得“燃料灯”消耗燃料30 g.
已知实验时气压为1标准大气压,$c_水= 4.2×10^3\ J/(kg·\degreeCelsius)$,用该装置加热水的效率为42%.求:
(1)此过程中,烧杯内水吸收的热量.
(2)该液态燃料的热值.
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料,得到“燃料灯”;
②在空烧杯内加入1 kg水,测得水的初温为$31\ \degreeCelsius$,点燃“燃料灯”开始加热;
③当水恰好沸腾时,立即熄灭“燃料灯”,测得“燃料灯”消耗燃料30 g.
已知实验时气压为1标准大气压,$c_水= 4.2×10^3\ J/(kg·\degreeCelsius)$,用该装置加热水的效率为42%.求:
(1)此过程中,烧杯内水吸收的热量.
(2)该液态燃料的热值.
答案：
(1)$2.898×10^{5}\ J$
(2)$2.3×10^{7}\ J/kg$ [解析]
(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×1\ kg×(100^{\circ}C-31^{\circ}C)=2.898×10^{5}\ J$.
(2)燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.898×10^{5}\ J}{42\%}=6.9×10^{5}\ J$,燃料的热值$q=\frac{Q_{放}}{m_{燃料}}=\frac{6.9×10^{5}\ J}{0.03\ kg}=2.3×10^{7}\ J/kg$.
(1)$2.898×10^{5}\ J$
(2)$2.3×10^{7}\ J/kg$ [解析]
(1)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×1\ kg×(100^{\circ}C-31^{\circ}C)=2.898×10^{5}\ J$.
(2)燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.898×10^{5}\ J}{42\%}=6.9×10^{5}\ J$,燃料的热值$q=\frac{Q_{放}}{m_{燃料}}=\frac{6.9×10^{5}\ J}{0.03\ kg}=2.3×10^{7}\ J/kg$.
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