随着“西气东输”,天然气进入舒城市民家庭,小明家已经开始使用天然气了.小明家原来就有个电磁炉,小明想究竟使用哪种能源更划算呢?小明开始实验并收集有关数据:
(1)小明在水壶里放入5000cm3、20℃的水,记录下当时的气量表示数是134.731m3;随后点火并将火量调至最大烧水,开始同步计时;当水烧至沸腾时,气量表读数为134.871m3,需时24min,小明查到天然气热值约为4.0×107J/m3,单价2.2元/m3.烧开这壶水,水需要吸收多少热量?小明家天然气炉具的效率是多少?[1标准大气压,c水=4.2×103J/(kg℃)]
(2)小明又取相同的水在电磁炉上加热,使用功率为1000W挡正常工作将水加热至沸腾,需时30min.舒城的电费价格为0.5元/度.使用电磁炉烧开这壶水,需消耗多少电能?花费多少电费?
(3)你建议小明家使用哪种能源?请说明2点理由.
(1)水吸收的热量
M=ρv=1g/cm3×5000cm3=5kg
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J
Q放=qv=4.0×107J/m3×(134.871 m3-134.731 m3)=5.6×106J
天然气炉具的效率η=
=Q吸 Q放
=30%1.68×106J 5.6×106J
(2)消耗的电能W=Pt=1kW×0.5h=0.5kW・h
花费的电费 0.5度×0.5元/度=0.25元
(3)电磁炉效率η=
=Q吸 w
≈93%>30%1.68×106J 0.5×3.6×103J
天然气费用 (134.87 m3-l34.731 m3)×2.2元/m3=0.31元>0.25元
若选天然气,天然气燃烧会放出二氧化碳等气体、效率低;
若选电磁炉热效率高,环保使用电能比较清洁.
所以,建议使用电磁炉.
答:(1)烧开这壶水,水需要吸收1.68×106J热量,小明家天然气炉具的效率是30%;
(2)使用电磁炉烧开这壶水,需消耗0.5kwh电能,花费0.25元的电费;
(3)建议使用电磁炉,选电磁炉热效率高,环保使用电能比较清洁.