在建設社會主義新農村的今天,沼氣作為一種新型能源正被推廣使用.將人畜糞便等集中發酵能產生大量的沼氣,其主要成份為甲烷,它燃燒后的產物是二氧化碳和水,對環境無污染.小聰運用所學的知識在父親的幫助下,為家里設計并建成了如下圖所示的沼氣池,圖中儲氣罩是一個倒扣著的、上下均勻的圓柱形容器,可隨氣壓的變化上下升降,最終保持罩內氣壓基本穩定.已知儲氣罩及壓在上面的水泥塊的總質量為500kg,儲氣罩的內底面積為0.5m2.則
(1)從能源能否再生的角度來說沼氣是________ 能源,它在使用過程中發生的能量轉化是________.
(2)由題中數據可知,罩內沼氣的壓強最多可達多大?此時,儲氣罩內外液面的高度差h是多少?(當地大氣壓強約為105 Pa,池液密度約為1.O×103 kg/m3)
(3)如果這個沼氣池每月能提供35kg沼氣,則他家每月可節約用煤多少千克?(已知q沼氣=5.O×107J/kg,q煤=2.8×107J/kg)
解:(1)從能源能否再生的角度來說沼氣是一種可再生能源,在使用過程中,即在燃燒過程中,是將其內部的化學能轉化為了內能.
(2)此時罩對地面的壓力是F=G=mg=500kg×10N/kg=5000N,
故此時罩對地面的壓強是:P===10000Pa;
故此時罩內所能承受的最大壓強是P罩=10000Pa+105 Pa=110000Pa;
外界大氣壓強加上液柱的壓強就應等于罩內氣體的壓強
故P空氣+P液=P罩,故P液=110000Pa-100000Pa=10000Pa
據公式P=ρgh可得,h===1m;
(3)35kg的沼氣所能釋放的熱量是:Q=mq=35kg×5.O×107J/kg=1.75×109J
這些熱量所需要的煤的質量是Q=mq,m===62.5kg.
答:(1)從能源能否再生的角度來說沼氣是一種可再生能源,在使用過程中,即在燃燒過程中,是將其內部的化學能轉化為了內能;
(2)罩內沼氣的壓強最多可達11000Pa;儲氣罩內外液面的高度差h是1m;
(3)如果這個沼氣池每月能提供35kg沼氣,則他家每月可節約用煤62.5kg.
(1)由可再生能源與不可再生能源的分類要求來看,可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源;一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源.
(2)該題中罩內的最大壓強等于外界大氣壓與罩對下面的壓強之和,故此時罩對地面的壓力是由其重力產生的,故據公式P=即可解決該題;對于該題中罩內外的液體來說,外界大氣壓強加上液柱的壓強就應等于罩內氣體的壓強,所以據此分析計算即可得出罩內外液面的高度差.
(3)根據公式Q=mq求出沼氣完全燃燒釋放的能量,后再據該公式可計算出所需煤的質量.
點評:本題考查壓強、熱量等的計算,關鍵是從所給信息中找到有用的數據,本題難度比較大,屬于難題.
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