(2009年全國國中應用物理知識競賽)在一些農村地區建造的沼氣池，通過將農村大量的秸稈、人畜糞便發酵來獲取沼氣...

問題詳情：

(2009年全國國中應用物理知識競賽)在一些農村地區建造的沼氣池，通過將農村大量的秸稈、人畜糞便發酵來獲取沼氣，利用沼氣來燒火做飯，點燈照明。沼氣池的應用，不僅使上述資源得以更好的利用，同時也給生活帶來了諸多便利，使環境得以改善。這是一個一舉多得的惠民工程。圖3所示為一農戶的水壓式沼氣池的剖面簡圖。

說明：1．沼氣池 2．水壓池 3．進料口  4．密封蓋  5．輸氣管  6．貯氣室  7．沼氣壓力顯示器  8．總閥門  9．U形管壓強計(裡面裝有染成紅*的水)  l0．出料口蓋板(不密封水壓池，水壓池仍與外面大氣相通)  11．閥門  

 已知該農戶家燃氣灶的相關技術資料如下：

取g=10 N／kg，水的比熱容c水=4.2×l03J／(kg·℃)

   （1）．根據圖3所示，通過計算說明，該農戶此時能否使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做飯?

    （2）．有一天，該農戶發現，沼氣壓強小於燃氣灶的要求。為了能儘快利用沼氣生火做飯，從物理學的角度看，可採取哪些措施?

    （3）．若該農戶所用的燃氣灶是普通爐，通常情況下，普通爐中的右爐單獨正常工作時，將一壺質量為2.5 kg、溫度為20℃的水燒開，耗時約10 min。試估算右爐燒水的效率。

（4）．請你就如何提高燃氣灶的效率問題談淡你的設想。

【回答】

解析：（1）.灶前沼氣的壓強p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa

因為p>0.5kPa，因此可以使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做飯。

（2）.可採取的措施有：通過進料口向沼氣池中加水、加料或向水壓池中加水等。如果通過進料口向沼氣池中加適量的熱水，則效果更佳。

（3）.一般說來，燃氣灶正常工作時，燃氣的燃燒是很充分的，我們可以視為燃氣完全燃燒；再把當時的大氣壓看作是1標準大氣壓。

   水吸收的熱量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103×2.5×（100—20）J=8.4×105J.

    燃氣灶所放出的熱量 Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106

   右爐燒水的效率η=×100%=×100%=35%。

（4.）提高燃氣灶熱效率的設想如下：適當選用額定流量較大的爐具以縮短加熱時間，從而縮短向環境散熱時間，以減少熱損失；及時清除水壺底部的水垢，以加快熱傳遞；燒水時，水壺最好加蓋。

【點評】此題以沼氣應用為切入點，考查壓強、熱量、比熱、效率及其相關知識點。

知識點：熱機單元測試

題型：綜合題