Question

15．有一款太陽(yáng)能熱水器如圖，銘牌上的部分參數(shù)如下表所示．將它安裝在陽(yáng)光充足的水平臺(tái)面上，并送滿水．

型號(hào)	JL-88
水容量/L	80
自身質(zhì)量/kg	40

（1）連云港地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上每小時(shí)接收的太陽(yáng)能約為2.8×10⁶J．若該熱水器接收太陽(yáng)能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，則它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為多少？若這款太陽(yáng)能熱水器效率為60%則可使?jié)M水箱的水溫升高多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）若該熱水器一天中接收的太陽(yáng)能，由燃燒煤氣（熱值q=4.2×10⁷J/kg）來(lái)獲得，則需要完全燃燒多少千克煤氣？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)太陽(yáng)能每平方米每小時(shí)接收的太陽(yáng)能求出一天中接收的太陽(yáng)能，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出水吸收的熱量，
由表格數(shù)據(jù)可知水的體積，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，再根據(jù)Q_吸=cm△t求出水升高的溫度；
（2）根據(jù)Q_放=mq的變形公式來(lái)計(jì)算燃燒煤氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）由題意可得，熱水器一天中接收的太陽(yáng)能：
E=2.8×10⁶J/（m²•h）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J．
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J，
太陽(yáng)能熱水器中水的體積：
V=80L=80dm³=0.08m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg，
由Q_吸=cm△t可得，水升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}m}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃．
（2）由題意知，Q_放=E=3.36×10⁷J，
由Q_放=mq得，需要完全燃燒煤氣的質(zhì)量：
m_煤氣=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{煤氣}}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.8kg．
答：（1）它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為3.36×10⁷J；可使?jié)M水箱的水溫升高60℃；
（2）需要完全燃燒0.8千克煤氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了太陽(yáng)能熱水器利用率、密度公式、吸熱公式及燃料完全燃燒放熱公式等知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用公式或規(guī)律求解．