Question

太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之能，熱水器平均每小時(shí)平均接受4.2×10⁴J的太陽(yáng)能．在5小時(shí)的有效照射事件內(nèi)，將熱水器中100kg、初溫為20℃的水升高到40℃．求：
（1）熱水器中的水吸收的熱量Q；[水的比熱4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）熱水器5小時(shí)內(nèi)接收到的太陽(yáng)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？（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）太陽(yáng)能熱水器每小時(shí)平均接受4.2×10⁶J的太陽(yáng)能，求出在5小時(shí)的有效照射時(shí)間內(nèi)熱水器接收到的太陽(yáng)能；
（3）根據(jù)η=

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(shí)內(nèi)接收到的太陽(yáng)能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（3）熱水器的效率：
η=

Q吸

E

×100%=

8.4×106J

2.1×107J

×100%=40%；
（4）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q_放=Q=8.4×10⁶J，
∵Q=mq
∴完全燃燒煤氣的質(zhì)量：
m′=

Q放

q

=

8.4×106J

4.2×107J/kg

=0.2kg．
答：（1）熱水器中的水吸收的熱量為8.4×10⁶J；
（2）熱水器5小時(shí)內(nèi)接收到的太陽(yáng)能為2.1×10⁷J；
（3）熱水器的效率為40%；
（4）完全燃燒煤氣的質(zhì)量為0.2kg．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查的是學(xué)生對(duì)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，提高了學(xué)生積極開發(fā)新能源的意識(shí)，體現(xiàn)了學(xué)以致用，有意義．