《2025年课课练九年级物理上册苏科版》

20. 2017 年 5 月 18 日,我国在南海试采可燃冰实现连续稳定产气。$ 1 m^{3} $ 可燃冰分解后,可释放出约 $ 150 m^{3} $ 天然气。已知 $ q_{天然气} = 2.1×10^{7} J/m^{3} $、$ c_{水} = 4.2×10^{3} J/(kg \cdot ℃) $、天然气的密度约为 $ 0.72 kg/m^{3} $,求：
(1)$ 150 m^{3} $ 天然气的质量约为多少千克。
(2)$ 1 m^{3} $ 可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量是多少焦。
(3)在标准大气压下,若上述热量全部被水吸收,则可将 $ 1×10^{4} kg $ 的水从 $ 20℃ $ 加热至多少摄氏度？

答案： $(1)$ 求$150m^{3}$天然气的质量
解：根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得$m = \rho V$。
已知天然气密度$\rho = 0.72kg/m^{3}$，体积$V = 150m^{3}$，则天然气质量$m=\rho V = 0.72kg/m^{3}×150m^{3}=108kg$。
$(2)$ 求$1m^{3}$可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量
解：$1m^{3}$可燃冰分解后可释放出约$150m^{3}$天然气，根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=Vq$（$V$为燃料体积，$q$为燃料热值）。
已知$q_{天然气}=2.1×10^{7}J/m^{3}$，$V = 150m^{3}$，则$Q_{放}=Vq_{天然气}=150m^{3}×2.1×10^{7}J/m^{3}=3.15×10^{9}J$。
$(3)$ 求水加热后的温度
解：由题知$Q_{吸}=Q_{放}=3.15× 10^{9}J$，根据吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t = cm(t - t_{0})$（$c$为比热容，$m$为质量，$\Delta t$为温度变化量，$t$为末温，$t_{0}$为初温）。
已知$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，$m = 1×10^{4}kg$，$t_{0}=20^{\circ}C$，则：
$t - t_{0}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{3.15× 10^{9}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1×10^{4}kg}=75^{\circ}C$，
$t=t_{0}+\Delta t = 20^{\circ}C + 75^{\circ}C=95^{\circ}C$。
综上，答案依次为：$(1)$$\boldsymbol{108kg}$；$(2)$$\boldsymbol{3.15× 10^{9}J}$；$(3)$$\boldsymbol{95^{\circ}C}$。