Question

17．太陽(yáng)能熱水器是直接利用太陽(yáng)能給水加熱的裝置，下表是小明家的太陽(yáng)能熱水器某天在陽(yáng)光照射下的相關(guān)信息

太陽(yáng)照射時(shí)間/h	裝水量/kg	吸熱板面積/m2	水升高的溫度/℃	水的比熱容/J（kg•℃）-1	太陽(yáng)輻射功率/J•（m2•h）-1
10	100	2.5	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽(yáng)輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能．
求：
（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量．
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×10⁷J/m³，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．
（4）與其它形式的能量相比，太陽(yáng)能具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（寫(xiě)出兩點(diǎn)即可）

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，即Q_放=Q_吸，再利用Q_放=Vq求需要完全燃燒多少天然氣；
（3）由太陽(yáng)輻射功率知道1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能，據(jù)此求出10h吸收的太陽(yáng)能（總能量），再利用效率公式求太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．
（4）太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染、可再生能源，它能量豐富，取之不盡用之不竭，是一種新型的能源，越來(lái)越被廣泛利用．

解答 解：（1）水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×50℃=2.1×10⁷J；
（2）由題知，Q_放=vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然氣的體積：V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.25m³；
（3）10h太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能（總能量）：
Q_總=1.68×10⁶J/（m²•h）×2.5m²×10h=4.2×10⁷J，
效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=50%．
（4）使用太陽(yáng)能潔凈、無(wú)污染，同時(shí)太陽(yáng)能分布廣，在地球的各個(gè)角落幾乎都可以利用，太陽(yáng)能量極其豐富，相對(duì)于人類(lèi)來(lái)講，可以認(rèn)為是取之不竭的．
答：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×10⁷J；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒0.25m³的天然氣；
（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%．
（4）太陽(yáng)能具有的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、環(huán)保、無(wú)污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，本題關(guān)鍵：一是能從題目提供的表格中得到相關(guān)信息，二是注意熱值單位：固體、液體燃料（J/kg）和氣體燃料J/m³的區(qū)別．