Question

12．太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之一，某品牌太陽能熱水器每小時平均接收4.2×10⁶J的太陽能，在5小時的有效照射時間內(nèi)，將熱水器中質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水溫升高到40℃，求：
（1）在5小時的有效照射時間內(nèi)，熱水器中的水吸收的熱量Q（水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg•℃））
（2）熱水器5小時內(nèi)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，需要完全燃燒多少千克煤氣？（煤氣的熱值q=4.2×10⁷J/kg，假設(shè)煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）已知太陽能熱水器每小時平均接受4.2×10⁶J的太陽能，可求出在5小時的有效照射時間內(nèi)熱水器吸收的太陽能；
（3）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出熱水器的效率；
（4）煤氣放出的熱量等于水吸收的熱量，根據(jù)Q=mq求出完全燃燒煤氣的質(zhì)量．

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(nèi)接收的太陽能：
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）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q=mq可知完全燃燒煤氣的質(zhì)量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.2kg．
故答案為：
（1）熱水器中水吸收了8.4×10⁶J熱量；
（2）熱水器5小時內(nèi)接收的太陽能是2.1×10⁷J；
（3）熱水器的效率是40%．
（4）完全燃燒煤氣的質(zhì)量是0.2kg．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對熱量計(jì)算公式、熱值計(jì)算公式、效率計(jì)算公式的理解和掌握，難度不大．關(guān)鍵是熟練運(yùn)用相關(guān)公式．通過此題還能對同學(xué)們進(jìn)行環(huán)保、節(jié)能意識的培養(yǎng)．