16. 氢燃料具有清洁、效率高等优点,被认为是21世纪最理想的能源。氢燃料电池公交车已经投入使用,某款氢燃料公交车如题16图所示,其发动机的效率为50%,公交车以84kW的恒定功率沿直线匀速行驶了1000s。已知c水$ = 4.2×10^3J/(kg·℃),q$氢$ = 1.4×10^8J/kg。$
(1)公交车做了多少功？
(2)公交车消耗了多少千克的氢燃料？
(3)若这些氢燃料放出的热量全部被800kg初温为20℃的水吸收,水温能升高多少摄氏度？

解：​(1)​公交车做的功：$​W=Pt=84×10^3\ \mathrm {W}×1000\ \mathrm {s}=8.4×10^7\ \mathrm {J}​；$
​(2)​燃料放出的热量$​Q_{放}=\frac {W}{η}=\frac {8.4×10^7\ \mathrm {J}}{50\%}=1.68×10^8\ \mathrm {J}​，$
消耗氢燃料的质量为$​m_{氢}=\frac {Q_{放}}{q_{氢}}=\frac {1.68×10^8\ \mathrm {J}}{1.4×10^8\ \mathrm {J/kg}}=1.2\ \mathrm {kg}​；$
​(3)​由题意可知水吸收的热量：$​Q_{吸}=Q_{放}=1.68×10^8\ \mathrm {J}​，$
由​Q_{吸}=cmΔt ​得水升高的温度：
$​Δt=\frac {Q_{吸}}{c_{水}\ \mathrm {m}_{水}}=\frac {1.68×10^8\ \mathrm {J}}{4.2×10^3\ \mathrm {J/}(\mathrm {kg·℃})×800\ \mathrm {kg}}=50℃.​$

(1)已知公交车功率$P = 84kW=84×10^{3}W$，行驶时间$t = 1000s$，根据功的计算公式$W=Pt$，可得公交车做的功：$W=84×10^{3}W×1000s = 8.4×10^{7}J$。
(2)发动机效率$\eta=50\%$，由$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$可得氢燃料完全燃烧放出的热量$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{8.4×10^{7}J}{50\%}=1.68×10^{8}J$。已知氢的热值$q_{氢}=1.4×10^{8}J/kg$，根据$Q_{放}=mq$，可得消耗氢燃料的质量$m=\frac{Q_{放}}{q_{氢}}=\frac{1.68×10^{8}J}{1.4×10^{8}J/kg}=1.2kg$。
(3)水的质量$m_{水}=800kg$，比热容$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，氢燃料放出的热量全部被水吸收，即$Q_{吸}=Q_{放}=1.68×10^{8}J$。由$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$可得水温升高的度数$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=\frac{1.68×10^{8}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×800kg}=50^{\circ}C$。
(1)$8.4×10^{7}J$
(2)$1.2kg$
(3)$50^{\circ}C$

17. 【跨学科】题17图1是水分子的一个模型表达——大的“圆球”等效于氧原子,小的“圆球”等效于氢原子。实际上,一个水分子就是由两个氢原子和一个氧原子构成的,因此水的化学名称叫作“氧化氢”,那么：

(1)图中一共有______个水分子、______个氢原子和______个氧原子。
(2)从物态变化的角度分析,冰块的氧化氢分子之间间距______、分子间作用力______；如果想让这些分子的间距变得______,可以对冰块进行______。熔化后的氧化氢有无固定的形状和体积？比热容和密度有无改变？______。
(3)每个水分子由______个氢原子和______个氧原子构成。水的液体表面,某些能量较大的分子能克服液体内其他分子的束缚而“飞离”液体,这就是______(具体汽化方式,下同)；而在液体内部,一些分子由于获得足够的能量摆脱其他分子的束缚,进入液体内部的小气泡中,从而使小气泡逐渐变大并上升到液面,气泡破裂,进而“飞”到空气中,这就是______。
(4)碳燃烧和水电解：
①若将木炭点燃,一个碳原子和一个氧气分子(两个氧原子)会合成一个二氧化碳分子,如题17图2所示；
②同理,若将水通电,构成水分子的氢原子和氧原子将会被“拆开”,若结果是将两个氢原子结合成一个氢气分子、两个氧原子结合成一个氧气分子,请尝试用类似题17图2中的小球模型绘制这一过程。
|①碳燃烧|木炭 + 氧气 → 二氧化碳气体|
| ||
|②水电解| |

(5)若第(3)问的过程发生的是物理变化,第(4)问的过程发生的是化学变化,尝试用一句话总结物理变化和化学变化的区别：______。

(1) 3；6；3
(2) 小；大；大；加热；熔化后的氧化氢无固定形状，有固定体积，比热容和密度可能改变
(3) 2；1；蒸发；沸腾
(4) ②

(5) 物理变化没有新物质生成，化学变化有新物质生成