【探究学习活动】
典例分析4（2025·甘肃兰州中考）阅读短文，回答问题。
燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构和原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生约1700 ℃的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从A处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B处源源不断地流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如表所示，“额定耗气量”的含义是热水器正常工作时消耗的燃气体积与时间之比。
| 适用燃气 | 天然气 |
| --- | --- |
| 热值 | 图1 $3×10^7\ \mathrm{J/m}^3$ |
| 额定耗气量 | $1.8\ \mathrm{m}^3/\mathrm{h}$ |

燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率，能效等级是根据热效率来划分的，假设规定三级能效的热效率不得低于84%，二级能效的热效率不得低于88%，而一级能效的热效率则不得低于96%。水的比热容$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
（1）某次洗浴，热交换器使质量为100 kg的水的温度在10 min内升高20 ℃，则该过程中水吸收的热量为 J。
（2）此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作10 min。若该过程燃气完全燃烧，则放出的热量为 J。
（3）根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于级。

(1) $8.4×10^6$
(2) $9×10^6$
(3) 二

【分析】
本题考查热量、热值及热效率的计算，解题思路如下：
1. 第（1）问：利用水的吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t$，代入已知的水的比热容、质量和温度变化量，计算水吸收的热量；
2. 第（2）问：先根据额定耗气量和工作时间求出消耗的燃气体积，再用燃料放热公式$Q_{放}=Vq$计算燃气完全燃烧放出的总热量；
3. 第（3）问：先计算热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$，再与题目给出的能效等级标准对比，判断热水器的能效等级。
【解析】
（1）水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}×20℃=8.4×10^6\ \mathrm{J}$；
（2）工作时间$t=10\ \mathrm{min}=\frac{1}{6}\ \mathrm{h}$，消耗的燃气体积：
$V=1.8\ \mathrm{m^3/h}×\frac{1}{6}\ \mathrm{h}=0.3\ \mathrm{m^3}$，
燃气完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=Vq=0.3\ \mathrm{m^3}×3×10^7\ \mathrm{J/m^3}=9×10^6\ \mathrm{J}$；
（3）热效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{8.4×10^6\ \mathrm{J}}{9×10^6\ \mathrm{J}}×100\%\approx93.3\%$，
由于二级能效要求热效率不低于88%，一级能效不低于96%，93.3%介于88%和96%之间，因此该热水器属于二级能效。
【答案】
(1) $8.4×10^6$；(2) $9×10^6$；(3) 二
【知识点】
热量计算、热值、热效率
【点评】
本题结合燃气热水器的实际应用，考查了相关热学公式的应用，需要准确理解各物理量的含义，结合题目数据逐步计算，难度适中，是中考常见的应用型计算题。
【难度系数】
0.7