目前处于秋收季节,有部分农户焚烧秸秆,这种行为不仅造成严重的环境污染,还造成大量的能源浪费.研究表明,秸秆的热值为0.75×107J/kg,相当于标准煤的四分之一.
(1)我国第一家秸秆发电厂已开始正式发电,从此,中国电网里出现了由农民“种”出来的电流.据了解,我国每年仅农作物秸秆产量就有6亿吨(合6×1011kg).如果这些秸秆完全燃烧放出的热量全部转化为电能,则每年通过焚烧秸秆可产生多少焦耳的电能?
(2)从能量转化的角度来分析,焚烧秸秆的能量是如何转化的?
(3)某学校食堂锅炉盛水1.5t,如果通过燃烧秸秆的方式将这些水从20℃加热到100℃,共需要多少秸秆?(设秸秆完全燃烧,且放出的热量有42%被水吸收)
解:
(1)∵m=6×1011kg,q=0.75×107J/kg,
∴Q=mq=6×1011kg×0.75×107J/kg=4.5×1018J,
又∵放出的热量全部转化为电能,
∴W=Q=4.5×1018J.
答:每年通过焚烧秸秆可产生4.5×1018J的电能.
(2)秸秆燃烧发生的是化学变化,具有的是化学能,而同时获得了内能,所以焚烧秸秆的能量是化学能转化为内能.
答:焚烧秸秆的能量是化学能转化为内能.
(3)∵C=4.2×103J/(kg?℃),m=1.5t=1.5×103kg,△t=t-t0=100℃-20℃=80℃,
∴Q吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1.5×103kg×80℃=5.04×108J,
又∵η热=42%,
∴Q放===1.2×109J,
所以m秆===160kg.
答:共需要160kg秸秆.
(1)已知秸秆的热值和质量,可利用公式Q=mq计算秸秆完全燃烧放出的热量,而且放出的热量全部转化为电能,所以W=Q.
(2)首先判断秸秆燃烧发生的是什么变化,再判断由这种变化获得了什么形式的能量,从而判断焚烧秸秆的能量是如何转化的.
(3)已知水的质量、比热容和温度的变化,首先利用公式Q吸=Cm△t计算水吸收的热量,已知秸秆完全燃烧放出的热量有42%被水吸收,再利用公式Q放=计算燃料燃烧放出的热量,已知秸秆的热值,最后利用公式m=计算秸秆的质量.
点评:本题考查了利用公式Q=mq计算热量,以及利用其公式变形计算质量,并利用公式Q吸=Cm△t计算热量,同时还考查燃料的利用率的问题,在计算过程中要特别注意单位的换算.