Question

（2012?相城区一模）太阳能路灯的灯杆顶端是太刚能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，供夜晚路灯照明．
（1）若在一定时间内，太刚光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×10⁷J，这与完全燃烧多少Kg的煤放出的热量相当？（煤的热值为3.0×10⁷J/kg）．
（2）若这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是多大？
（3）若该太阳能电池板给热水器供电，题（1）中这些能量的利用效率为20%，则能够将温度为20℃的水烧开多少Kg？（水的比热容为4.2×10³J/（kg?℃））

Answer 1

分析：（1）知道煤的热值q和煤完全燃烧放出的热量（吸收的太阳能），利用Q_放=mq求需要完全燃烧煤的质量；
（2）知道路灯的电功率和用电时间，利用W=Pt求路灯消耗的电能，这是有用能量；然后与得到的太阳能相比即可求出能量转化效率；
（3）若该太阳能电池板给热水器供电，先根据利用效率求出水能吸收到的能量，然后利用吸热公式求出水的质量．

解答：解：（1）∵由题知，Q_放=mq=2.7×10⁷J，
∴需要完全燃烧煤的质量：
m=

Q放

q

=

2.7×107J

3.0×107J/kg

=0.9kg；
答：与完全燃烧0.9kg的煤放出的热量相当．
（2）使用太阳能路灯的有用能量：
W_电=Pt=35W×60×3600s=7.56×10⁶J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）
W_总=2.7×10⁷J，
该太阳能路灯的能量转化效率：
η=

W电

W总

×100%=

7.56×106J

2.7×107J

×100%=28%．
答：该太阳能路灯的能量转化效率是28%．
（3）水能吸收到的热量为：
Q_吸=W_总×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：能够将温度为20℃的水烧开16.1kg．

点评：本题考查了燃料完全燃烧放出热量的计算、消耗电能的计算、效率的计算，涉及到新开发的太阳能路灯使用时的能量转化，灵活运用所学知识解决实际问题，有意义！