Question

20．太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之一．某品牌太陽(yáng)能熱水器每小時(shí)平均接收4.2×10⁶J的太陽(yáng)能，在5小時(shí)的有效照射時(shí)間內(nèi)，將熱水器中100L，初溫為20℃的水升高到40℃，求：
（1）熱水器中的水吸收的熱量Q；[c_水=4.2×10^3J/（kg．℃）]
（2）熱水器的效率η；
（3）若改用煤氣來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒多少千克煤氣？（q_煤氣=4.2×10⁷J/kg，假設(shè)煤氣燃燒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；根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$求出熱水器的效率；
（3）已知煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，則煤氣放出的熱量Q_放=Q，根據(jù)Q=mq求出完全燃燒煤氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg，
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）5h=300min
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；
熱水器的效率：
η=$\frac{Q}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%=40%；
（3）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q_放=Q=8.4×10⁶J，
由Q_放=mq得需要燃燒煤氣的質(zhì)量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.4kg．
答：（1）熱水器中的水吸收的熱量Q為8.4×10⁶J；
（2）熱水器的效率為40%；
（3）若改用煤氣來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒0.4kg煤氣．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(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，基礎(chǔ)性題目．