Question

16．某同學家新安裝了一臺容積為0.5m³的太陽能熱水器，加滿水后，經過4h陽光的照射，水溫有原來的20℃升高到40℃．求熱水器中水的質量是多少？在這4h內水吸收的熱量是多少？若這些熱量由效率為20%的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒多少千克焦炭？（ q_焦炭=3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 先利用密度公式求出水的質量，再利用吸熱公式求出吸收的熱量；結合效率公式求出燃料放出的熱量，最后根據放熱公式求出燃料的質量即可．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.5m³=500kg；
（2）水吸熱：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×500kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁷J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{20%}$=2.1×10⁸J，
而Q_放=mq，
所以m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{8}J}{3.0×1{0}^{7}J/kg}$=7kg
答：熱水器中水的質量是500kg；在這4h內水吸收的熱量是4.2×10⁷J；需要燃燒7kg焦炭．

點評 此題主要考查學生對于密度公式、吸熱公式、放熱公式以及熱效率的理解和掌握，熟悉公式是解題關鍵．