Question

近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原因．为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性．查询资料可知，本地区冬季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68×10⁷J，煤的热值为3×10⁷J/kg．请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提供依据．
（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水从20℃升高到70℃？
（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？（煤完全燃烧）
（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要多长时间？（不计热散失）
（4）请写出一条太阳能的优点或缺点．

Answer 1

（1）如果这些能量的90%被水吸收，可使72千克的水从20℃升高到70℃；（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤0.56千克；（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要84min时间．（4）优点：清洁、无污染、取之不尽等；缺点：受天气影响，不稳定等

解析试题分析：（1）水吸收的热量：Q_吸=ηQ=90%×1.68×10⁷J=1.512×10⁷J，水的质量：=72kg．
（2）因为煤完全燃烧，利用Q=mq即可求得节约煤的质量：
（3）不计热损失，W=Q_吸，知道加热功率P=3kW=3000W，电热器要工作时间：
（4）太阳能无污染属清洁能源，但受太阳光的限制．故太阳能其优点是：清洁、无污染、取之不尽等．缺点：受天气影响，不稳定等．故答案为：如果这些能量的90%被水吸收，可使72千克的水从20℃升高到70℃；（2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤0.56千克；（3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要84min时间．（4）优点：清洁、无污染、取之不尽等；缺点：受天气影响，不稳定等
考点：热平衡方程的应用；焦耳定律的计算公式及其应用