4. 某垃圾处理厂每天完全燃烧$800 t$的生活垃圾,放出热量
$2.4×10^{12}$
$J$。若放出热量的$42\%$用来加热水供给附近小区,在标准大气压下,每天可将$3×10^6$
$kg的水由20^{\circ}C$恰好加热至沸腾。$[q_{垃圾}= 3×10^{6}J/kg,c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)]$答案
$800t = 800 × 10^{3}kg$。
完全燃烧$800t$生活垃圾放出的热量为:
$Q_{放} = mq_{垃圾} = 800 × 10^{3} × 3 × 10^{6} = 2.4 × 10^{12}J$;
水吸收的热量为:
$Q_{吸} = Q_{放} × 42\% = 2.4 × 10^{12} × 42\% = 1.008 × 10^{12}J$;
在标准大气压下,水的沸点为$100^{\circ}C$,由$Q_{吸} = cm\Delta t$得,水的质量为:
$m = \frac{Q_{吸}}{c\Delta t} = \frac{1.008 × 10^{12}}{4.2 × 10^{3} × (100 - 20)} = 3 × 10^{6}kg$。
故答案为:$2.4 × 10^{12}$;$3 × 10^{6}$。
完全燃烧$800t$生活垃圾放出的热量为:
$Q_{放} = mq_{垃圾} = 800 × 10^{3} × 3 × 10^{6} = 2.4 × 10^{12}J$;
水吸收的热量为:
$Q_{吸} = Q_{放} × 42\% = 2.4 × 10^{12} × 42\% = 1.008 × 10^{12}J$;
在标准大气压下,水的沸点为$100^{\circ}C$,由$Q_{吸} = cm\Delta t$得,水的质量为:
$m = \frac{Q_{吸}}{c\Delta t} = \frac{1.008 × 10^{12}}{4.2 × 10^{3} × (100 - 20)} = 3 × 10^{6}kg$。
故答案为:$2.4 × 10^{12}$;$3 × 10^{6}$。
5. 据统计,每燃烧$1 kg燃油约排放3.3 kg$二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如题5图所示。

(1)氢燃料电池将化学能直接转化为
(2)以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶$72 km用时1 h$,功率为$172 kW$。
①求卡车的行驶速度;②求卡车所受牵引力;③与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶$72 km$可减排二氧化碳的质量为多少?(燃油机的效率取$36\%$,燃油的热值$q取4.3×10^{7}J/kg$)
(1)氢燃料电池将化学能直接转化为
电
能。(2)以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶$72 km用时1 h$,功率为$172 kW$。
①求卡车的行驶速度;②求卡车所受牵引力;③与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶$72 km$可减排二氧化碳的质量为多少?(燃油机的效率取$36\%$,燃油的热值$q取4.3×10^{7}J/kg$)
(2)①已知$s=72\ km$,$t=1\ h$,由$v=\frac{s}{t}$得,$v=\frac{72\ km}{1\ h}=72\ km/h$。
②$P=172\ kW=1.72×10^{5}\ W$,$v=72\ km/h=20\ m/s$,由$P=Fv$得,$F=\frac{P}{v}=\frac{1.72×10^{5}\ W}{20\ m/s}=8600\ N$。
③卡车行驶时间$t=1\ h=3600\ s$,有用功$W=Pt=1.72×10^{5}\ W×3600\ s=6.192×10^{8}\ J$。燃油机效率$\eta=36\%$,由$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$得,$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{6.192×10^{8}\ J}{0.36}=1.72×10^{9}\ J$。由$Q_{放}=mq$得,燃油质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.72×10^{9}\ J}{4.3×10^{7}\ J/kg}=40\ kg$。减排二氧化碳质量$m_{CO_2}=40\ kg×3.3=132\ kg$。
②$P=172\ kW=1.72×10^{5}\ W$,$v=72\ km/h=20\ m/s$,由$P=Fv$得,$F=\frac{P}{v}=\frac{1.72×10^{5}\ W}{20\ m/s}=8600\ N$。
③卡车行驶时间$t=1\ h=3600\ s$,有用功$W=Pt=1.72×10^{5}\ W×3600\ s=6.192×10^{8}\ J$。燃油机效率$\eta=36\%$,由$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$得,$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{6.192×10^{8}\ J}{0.36}=1.72×10^{9}\ J$。由$Q_{放}=mq$得,燃油质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.72×10^{9}\ J}{4.3×10^{7}\ J/kg}=40\ kg$。减排二氧化碳质量$m_{CO_2}=40\ kg×3.3=132\ kg$。
答案
(1)电
(2)①已知$s=72\ km$,$t=1\ h$,由$v=\frac{s}{t}$得,$v=\frac{72\ km}{1\ h}=72\ km/h$。
②$P=172\ kW=1.72×10^{5}\ W$,$v=72\ km/h=20\ m/s$,由$P=Fv$得,$F=\frac{P}{v}=\frac{1.72×10^{5}\ W}{20\ m/s}=8600\ N$。
③卡车行驶时间$t=1\ h=3600\ s$,有用功$W=Pt=1.72×10^{5}\ W×3600\ s=6.192×10^{8}\ J$。燃油机效率$\eta=36\%$,由$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$得,$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{6.192×10^{8}\ J}{0.36}=1.72×10^{9}\ J$。由$Q_{放}=mq$得,燃油质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.72×10^{9}\ J}{4.3×10^{7}\ J/kg}=40\ kg$。减排二氧化碳质量$m_{CO_2}=40\ kg×3.3=132\ kg$。
(1)电
(2)①$72\ km/h$
②$8600\ N$
③$132\ kg$
(2)①已知$s=72\ km$,$t=1\ h$,由$v=\frac{s}{t}$得,$v=\frac{72\ km}{1\ h}=72\ km/h$。
②$P=172\ kW=1.72×10^{5}\ W$,$v=72\ km/h=20\ m/s$,由$P=Fv$得,$F=\frac{P}{v}=\frac{1.72×10^{5}\ W}{20\ m/s}=8600\ N$。
③卡车行驶时间$t=1\ h=3600\ s$,有用功$W=Pt=1.72×10^{5}\ W×3600\ s=6.192×10^{8}\ J$。燃油机效率$\eta=36\%$,由$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$得,$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{6.192×10^{8}\ J}{0.36}=1.72×10^{9}\ J$。由$Q_{放}=mq$得,燃油质量$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{1.72×10^{9}\ J}{4.3×10^{7}\ J/kg}=40\ kg$。减排二氧化碳质量$m_{CO_2}=40\ kg×3.3=132\ kg$。
(1)电
(2)①$72\ km/h$
②$8600\ N$
③$132\ kg$
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