Question

16．某物理興趣小組為了探究地球表面是吸收太陽能的本領(lǐng)，做了如下實(shí)驗：用一臉盆裝10kg的水，水的表面積為0.2m²，經(jīng)過太陽光垂直照射30min，水溫升高了10℃．已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）．問：
（1）實(shí)驗中水吸收了多少熱量？
（2）平均每分鐘每平方米水面吸收的熱量是多少？
（3）若用加熱的方式使同質(zhì)量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒多少m³的液化氣？（假設(shè)液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，液化氣的熱值是5.0×10⁷J/m³）

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量和溫度的變化量，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；
（2）水吸收的熱量除以水的面積和30min即可得出平均每分鐘每平方米水面吸收的熱量；
（3）根據(jù)題意可知液化氣完全燃燒釋放的熱量Q_放=Q_吸，根據(jù)Q_放=Vq求出需要液化氣的體積．

解答 解：（1）實(shí)驗中水吸收的熱能：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×10℃=4.2×10⁵J；
（2）平均每分鐘每平方米水面吸收的熱量：
Q=$\frac{{Q}_{吸}}{tS}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{30min×0.2{m}^{2}}$=7×10⁴J/（min•m²）；
（3）由題意可知，液化氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=Q_吸=4.2×10⁵J，
由Q_放=Vq可得，需要液化氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{5.0×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=8.4×10^-3m³．
答：（1）實(shí)驗中水吸收了4.2×10⁵J 的熱量；
（2）平均每分鐘每平方米水面吸收的熱量是7×10⁴J/（min•m²）；
（3）若用加熱的方式使同質(zhì)量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒8.4×10^-3m³的液化氣．

點(diǎn)評 本題考查了吸入公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式的應(yīng)用，要注意水溫升高到（末溫）和升高了（溫度變化量）的區(qū)別．