Question

某太陽(yáng)能熱水器裝水量為100㎏的水，該熱水器的集熱管接收太陽(yáng)能的有效面積為2㎡，若每小時(shí)1㎡上接收太陽(yáng)能約為2.1×10⁶J，在5小時(shí)的有效照射時(shí)間內(nèi)，將熱水器中質(zhì)量為100kg、初溫為22℃的水溫度升高到42℃．求：
（1）熱水器5小時(shí)內(nèi)接收到的太陽(yáng)能E；
（2）熱水器中的水吸收的熱量Q；[水的比熱容C=4.2×10³J/（kg?℃）]
（3）熱水器的效率η；
（4）若改用煤氣來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒多少千克煤氣？
（煤氣的熱值q=4.2×10⁷J/kg，假設(shè)煤氣燃燒放出的熱量80%被水吸收）

Answer 1

分析：（1）知道若每小時(shí)1m²上接收太陽(yáng)能可求2m²上5h接收到的太陽(yáng)能；
（2）知道水的質(zhì)量和水的初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）根據(jù)η=

Q吸

E

×100%求出熱水器的效率；
（4）根據(jù)效率公式求出煤氣完全燃燒放出的熱量，根據(jù)Q_放=mq求出完全燃燒煤氣的質(zhì)量．

解答：解：（1）2m²上5h接收到的太陽(yáng)能；
E=2m²×5h×2.1×10⁶J/（m²?h）=2.1×10⁷J；
（2）熱水器中的水吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（42℃-22℃）=8.4×10⁶J；
（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80%被水吸收，
∴煤氣燃燒放出的熱量：
Q_放=

Q

80%

=

8.4×106J

80%

=1.05×10⁷J，
∵Q=mq
∴完全燃燒煤氣的質(zhì)量：
m′=

Q放

q

=

1.05×107J

4.2×107J/kg

=0.25kg．
答：（1）熱水器5小時(shí)內(nèi)接收到的太陽(yáng)能為2.1×10⁷J；
（2）熱水器中的水吸收的熱量為8.4×10⁶J；
（3）熱水器的效率為40%；
（4）若改用煤氣來(lái)加熱這些水，需要完全燃燒0.25kg的煤氣．

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，要注意從題干中獲取有用的信息．