Question

3．小陳觀察家中新安裝的天然氣熱水器銘牌（如圖），獲得如下信息：熱效率為88%，表示該熱水器工作時(shí)，天然氣完全燃燒時(shí)有88%的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，小陳為了核對(duì)銘牌上的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，他接通熱水器工作開關(guān)，當(dāng)流出40kg熱水時(shí)，讓熱水器停止工作．已知熱水器輸入冷水溫度是15℃，輸出的熱水溫度為40℃，觀察天然氣表得知用了0.15m³的天然氣，天然氣的熱值為3.2×10⁷J/m³．求：
（1）測(cè)量過程中，流過熱水器的水吸收的熱量是多少？
（2）該熱水器的實(shí)際效率是多少？
（3）若改用太陽(yáng)能熱水器燒水，熱水器集熱管的采光面積為1.5m²，太陽(yáng)能熱水器熱效率為40%．太陽(yáng)光的日照強(qiáng)度（E）為1.0×10³J/（m²•s）（日照強(qiáng)度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽(yáng)光的能量）．則太陽(yáng)能熱水器需要照射多少秒才能達(dá)到上述測(cè)量中水吸收的熱量？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量．
（2）先根據(jù)Q=qV求出天然氣完全燃燒放出的熱量，然后利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出熱水器的熱效率．
（3）已知太陽(yáng)光的日照強(qiáng)度，以及熱水器集熱管的采光面積，太陽(yáng)能熱水器熱效率，根據(jù)（1）求得的水吸收的熱量，列出等式求解時(shí)間．

解答 解：（1）熱水器中的水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（40℃-15℃）=4.2×10⁶J；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=qV=3.2×10⁷J/m³×0.15m³=4.8×10⁶J；
熱水器的熱效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{4.8×1{0}^{6}J}$×100%=87.5%．
（3）由題意可得，ηSE=Q_吸t，
即40%×1.5m²×1.0×10³J/（m²•s）=4.2×10⁶J×t，
解得t=700s．
答：（1）水吸收的熱量是4.2×10⁶J；
（2）該熱水器的實(shí)際效率是87.5%；
（3）太陽(yáng)能熱水器需要照射700秒才能達(dá)到上述測(cè)量中水吸收的熱量．

點(diǎn)評(píng) 本題為熱量的綜合計(jì)算題，考查了學(xué)生對(duì)燃料燃燒放出熱量公式、熱效率公式的理解和靈活運(yùn)用，屬于中檔題．