Question

2．小明家新安裝了一臺容積為0.5m³的太陽能熱水器，加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射，水溫由原來的20℃升高到了40℃．
問：（1）加滿水時水的質(zhì)量是多少？
（2）在這4h內(nèi)水吸收了多少熱量？
（3）若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則燃燒焦炭放出的總熱量是多少？
（4）放出這些熱量需要燃燒多少千克焦炭？
[水的比熱容C水=4.2×10³J/（kg•℃）、焦炭的熱值q=3.0×10⁷J/kg]．

Answer 1

分析 （1）由水的體積和密度，利用m=ρV計算質(zhì)量；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（3）若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，即Q_吸=Q_放×20%計算焦炭放出的熱量；
（4）已知焦炭的熱值和放出的熱量，利用Q_放=mq計算焦炭的質(zhì)量．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得，
太陽能熱水器中的水質(zhì)量：
m_水=ρv=1×10³kg/m³×0.5m³=500kg，
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×500kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁷J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得，焦炭需放出的熱量：Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{20%}$=2.1×10⁸J；
（4）由Q_放=mq得，
需要焦炭的質(zhì)量：
m_焦炭=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{8}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=7kg．
答：（1）加滿水時水的質(zhì)量是500kg；
（2）在這4h內(nèi)水吸收了4.2×10⁷J的熱量；
（3）若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則燃燒焦炭放出的總熱量是2.1×10⁸J；
（4）放出這些熱量需要燃燒7千克焦炭．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq的掌握和運(yùn)用，利用好“Q_吸=Q_放×20%=m′q×20%”是本題的關(guān)鍵．