Question

小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，求燃烧煤气放出的热量．
（4）至少需要燃烧多少千克煤气（煤气的热值为q=4.2×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析：（1）由m=ρV可以求出水的质量，
（2）利用Q_吸=cm（t-t₀）可以求出水吸收的热量；
（3）据煤气灶的效率，利用效率公式求出煤气完全燃烧放出的热量，
（4）再利用Q=qm就能计算出需要煤气的质量．

解答：解：
（1）水的体积：
V=200L=200dm³=0.2m³，
∵ρ=

m

V

，
∴水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg；
（2）热水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×200kg×（45℃-20℃）=2.1×10⁷J；
（3）由题知，煤气完全燃烧释放热量：
Q_放=

Q吸

40%

=

2.1×107J

40%

=5.25×10⁷J；
（4）∵Q_放=mq，
∴需要煤气的质量：
m=

Q放

q

=

5.25×107J

4.2×107J/kg

=1.25kg．
答：（1）水箱中水的质量为200kg；
（2）水吸收的热量为2.1×10⁷J；
（3）燃烧煤气放出的热量为5.25×10⁷J；
（4）至少需要燃烧1.25千克煤气．

点评：此题是一综合型的题目，涉及的力学、热学，包括密度公式的应用、热量的计算等，考查学生的综合应用能力及应用物理知识解决实际问题的能力，体现了物理与生活相联系的思想，属于难题．