Question

14．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收4.2×10⁶ J的太陽能，在某一天有10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60℃．求：
（1）熱水器中的水吸收的熱量Q；[水的比熱容C=4.2×10³ J/（kg•℃）]
（2）熱水器的效率η；
（3）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，假設煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量和初溫、末溫以及比熱容，根據Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據題意求出熱水器接收到的太陽能，根據η=$\frac{Q}{E}$×100%求出熱水器的效率；
（3）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，根據Q_放=Q=mq求出所需煤氣的質量．

解答 解：（1）熱水器中的水吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J；
（2）熱水器10小時內接收到的太陽能：
E=4.2×10⁶J/h×10h=4.2×10⁷J，
熱水器的效率：
η=$\frac{Q}{E}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=40%；
（3）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q_放=Q=1.68×10⁷J，
由Q_放=mq得需要燃燒煤氣的質量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.4kg．
答：（1）熱水器中的水吸收的熱量為1.68×10⁷J；
（2）熱水器的效率為40%；
（3）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒0.4kg的煤氣．

點評 本題主要考查的是學生對熱量計算公式、熱值計算公式、效率計算公式的理解和掌握，是一道較為簡單的應用題．