1.在学校组织的实验操作技能考试中，小明同学在做观察水的沸腾实验时，用酒精灯给质量为50 g的水加热，当水的温度升高80 ℃（未沸腾）时，消耗了5 g酒精。已知水的比热容为$4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$，酒精的热值为$3.0×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$，则水吸收的热量是 J，酒精灯的热效率是。

水吸收的热量为$1.68×10^4\ \mathrm{J}$，酒精灯的热效率为$11.2\%$。

2.近年来，天然气管道已铺进乡村，小明同学家也用上了天然气灶。小明同学用天然气给10 kg的水加热，并绘制出加热过程中水温随时间变化的图线，如图所示。水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)$，天然气的热值约为$4.0×10^7\ \mathrm{J}/\mathrm{m}^3$。天然气灶的热效率是50%，假设天然气完全燃烧。当加热4 min时，求：

(1)水吸收的热量。
(2)天然气完全燃烧放出的热量。
(3)完全燃烧的天然气体积。

解 (1)水吸收的热量
$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)×10\ \mathrm{kg}×(70\ ℃-20\ ℃)=2.1×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)天然气完全燃烧放出的热量
$Q_{放}=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{2.1×10^6\ \mathrm{J}}{50\%}=4.2×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)完全燃烧的天然气体积
$V=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{4.2×10^6\ \mathrm{J}}{4.0×10^7\ \mathrm{J/m^3}}=0.105\ \mathrm{m^3}$。
答:(1)水吸收的热量是$2.1×10^6\ \mathrm{J}$。
(2)天然气完全燃烧放出的热量是$4.2×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)完全燃烧的天然气体积是$0.105\ \mathrm{m^3}$。

3.氢发动机用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。某氢发动机汽车在平直路面上匀速行驶3.5 km，所受的阻力为2 400 N，消耗氢气0.12 kg。汽车牵引力所做的功是 J，氢气完全燃烧放出的热量是 J，该汽车发动机的效率是。$q_{氢气}=1.4×10^8\ \mathrm{J/kg}$。

汽车牵引力所做的功是$8.4×10^6\ \mathrm{J}$，氢气完全燃烧放出的热量是$1.68×10^7\ \mathrm{J}$，该汽车发动机的效率是$50\%$。