Question

（2012?相城區(qū)一模）太陽(yáng)能路燈的燈桿頂端是太剛能電池板，它能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，供夜晚路燈照明．
（1）若在一定時(shí)間內(nèi)，太剛光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量為2.7×10⁷J，這與完全燃燒多少Kg的煤放出的熱量相當(dāng)？（煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）．
（2）若這些能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可供功率為35W的路燈工作60h，那么該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率是多大？
（3）若該太陽(yáng)能電池板給熱水器供電，題（1）中這些能量的利用效率為20%，則能夠?qū)�溫度�?0℃的水燒開(kāi)多少Kg？（水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃））

Answer 1

分析：（1）知道煤的熱值q和煤完全燃燒放出的熱量（吸收的太陽(yáng)能），利用Q_放=mq求需要完全燃燒煤的質(zhì)量；
（2）知道路燈的電功率和用電時(shí)間，利用W=Pt求路燈消耗的電能，這是有用能量；然后與得到的太陽(yáng)能相比即可求出能量轉(zhuǎn)化效率；
（3）若該太陽(yáng)能電池板給熱水器供電，先根據(jù)利用效率求出水能吸收到的能量，然后利用吸熱公式求出水的質(zhì)量．

解答：解：（1）∵由題知，Q_放=mq=2.7×10⁷J，
∴需要完全燃燒煤的質(zhì)量：
m=

Q放

q

=

2.7×107J

3.0×107J/kg

=0.9kg；
答：與完全燃燒0.9kg的煤放出的熱量相當(dāng)．
（2）使用太陽(yáng)能路燈的有用能量：
W_電=Pt=35W×60×3600s=7.56×10⁶J，
太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量（總能量）
W_總=2.7×10⁷J，
該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=

W電

W總

×100%=

7.56×106J

2.7×107J

×100%=28%．
答：該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率是28%．
（3）水能吸收到的熱量為：
Q_吸=W_總×20%=2.7×10⁷J×20%=5.4×10⁶J，
∴m=

Q吸

c(t-t0)

=

5.4×106J

4.2×103J/(kg?℃)×(100℃-20℃)

=16.1kg．
答：能夠?qū)�溫度�?0℃的水燒開(kāi)16.1kg．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算、消耗電能的計(jì)算、效率的計(jì)算，涉及到新開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能路燈使用時(shí)的能量轉(zhuǎn)化，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，有意義！