Question

6．太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備，熱水器每小時平均接收4.2×10⁶J的太陽能，熱水器的效率為40%，在5小時的有效照射時間內(nèi)，求：
（1）該熱水器能將質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水溫度升高到多少℃？[水的比熱容C=4.2×10³J/（kg．℃）]
（2）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50%被水吸收）

Answer 1

分析 （1）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(nèi)熱水器接收到的太陽能；根據(jù)熱水器的效率，計算出水吸收的熱量，利用Q=cm（t-t₀）求出水的終溫；
（2）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）熱水器在5小時內(nèi)接收的太陽能 E=4.2×10⁶J×5=2.1×10⁷J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得水吸收的熱量：
Q_吸=Eη=2.1×10⁷J×40%=8.4×10⁶J，
由Q_吸=cm（t-t₀）得，水升高溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{c{m}_{水}}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=20℃，
水的終溫：t=t₀+△t=20℃+20℃=40℃；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得煤氣需放出熱量：
Q_放=ηQ_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{50%}$=1.68×10⁷J；
由Q_放=mq得，需要煤氣的質(zhì)量：
m_煤氣=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.4kg．
答：（1）熱水器能將質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水溫度升高到40℃；
（2）需要完全燃燒0.4千克煤氣．

點評 此題主要考查的是學(xué)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，綜合性較強．