Question

9．太陽能熱水器是把太陽能轉化為內能的設備之一．某品牌太陽能熱水器每小時平均接受4.2×10⁶J的太陽能，在5小時的有效照射時間內，將熱水器中質量為100kg、初溫為20℃的水溫度升高到40℃．【水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）】求：
（1）熱水器中的水吸收的熱量Q；
（2）熱水器5小時內接收到的太陽能E；
（3）熱水器的效率η；
（4）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少m³煤氣？（煤氣的熱值q=3.9×10⁷J/m³）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量和初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）太陽能熱水器每小時平均接受4.2×10⁶J的太陽能，求出在5小時的有效照射時間內熱水器接收到的太陽能；
（3）根據(jù)η=$\frac{Q}{E}$×100%求出熱水器的效率；
（4）由題意可知煤氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q_放=Vq求出需要煤氣的體積．

解答 解：（1）熱水器中的水吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）
=8.4×10⁶J；
（2）熱水器5小時內接收到的太陽能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（3）熱水器的效率：
η=$\frac{Q}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%=40%；
（4）由題意可知，煤氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=Q=8.4×10⁶J，
由Q_放=Vq可得，需要煤氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{3.9×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$≈0.22m³．
答：（1）熱水器中的水吸收的熱量8.4×10⁶J；
（2）熱水器5小時內接收到的太陽能為2.1×10⁷J；
（3）熱水器的效率為40%；
（4）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒0.22m³煤氣．

點評 本題主要考查的是學生對吸熱公式、效率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式的應用，細心解答，難度不大．