4. ($★★$)页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。若页岩气的热值为$4.2× 10^{7}\ J/m^{3}$,完全燃烧$1\ m^{3}$页岩气能放出$J$的热量,这些热量有$40\%$被水吸收,在标准大气压下可把$kg的水从20\ °C$刚好加热到沸腾；页岩气用掉一部分后,剩余页岩气的热值(填“增大”“减小”或“不变”)。$[c_{水}= 4.2× 10^{3}\ J/(kg·°C)]$

1. $ Q_{放}=Vq=1\ m^3×4.2×10^7\ J/m^3=4.2×10^7\ J $
2. $ Q_{吸}=\eta Q_{放}=40\%×4.2×10^7\ J=1.68×10^7\ J $，$ \Delta t=100\ °C-20\ °C=80\ °C $，$ m=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}=\frac{1.68×10^7\ J}{4.2×10^3\ J/(kg·°C)×80\ °C}=50\ kg $
3. 不变
$ 4.2×10^{7} $；$ 50 $；不变

5. ($★★★$)用炉子烧水时,将$10\ kg的水从20\ °C加热到60\ °C$,燃烧了$0.25\ kg$的焦炭。水的比热容是$4.2× 10^{3}\ J/(kg·°C)$,焦炭的热值是$2.9× 10^{7}\ J/kg$。试问：
(1)此过程中,水吸收的热量是多少？
(2)$0.25\ kg$焦炭完全燃烧释放的热量是多少？
(3)炉子烧水的效率是多少？(百分号前保留一位小数)

答题卡：
(1)解：水吸收的热量：
$Q_{吸} = cm(t - t_{0}) = 4.2 × 10^{3}\ J/(kg \cdot ^{\circ}C) × 10\ kg × (60 - 20)^{\circ}C = 1.68 × 10^{6}\ J$；
(2)解：$0.25\ kg$焦炭完全燃烧释放的热量：
$Q_{放} = mq = 0.25\ kg × 2.9 × 10^{7}\ J/kg = 7.25 × 10^{6}\ J$；

(3)解：炉子烧水的效率：
$\eta = \frac{Q_{吸}}{Q_{放}} × 100\% = \frac{1.68 × 10^{6}\ J}{7.25 × 10^{6}\ J} × 100\% \approx 23.2\%$。

6. ($★★★$)在一次某型号汽车的测试中,汽车在一段平直的公路上匀速行驶$4.8\ km$,受到的阻力是$3.0× 10^{3}\ N$,消耗汽油$1.2\ kg$。汽油的热值为$4.6× 10^{7}\ J/kg$。求：
(1)在测试过程中,汽车牵引力所做的功。
(2)完全燃烧$1.2\ kg$汽油放出的热量。
(3)该型号汽车的热机效率。(百分号前保留一位小数)

(1)汽车匀速行驶，牵引力$F=f=3.0×10^{3}\ N$，行驶距离$s=4.8\ km=4800\ m$，牵引力做功$W=Fs=3.0×10^{3}\ N×4800\ m=1.44×10^{7}\ J$。
(2)完全燃烧$1.2\ kg$汽油放出的热量$Q=mq=1.2\ kg×4.6×10^{7}\ J/kg=5.52×10^{7}\ J$。
(3)热机效率$η=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{1.44×10^{7}\ J}{5.52×10^{7}\ J}×100\%\approx26.1\%$。
(1)$1.44×10^{7}\ J$
(2)$5.52×10^{7}\ J$
(3)$26.1\%$