Question

以前我校食堂使用锅炉燃烧优质煤为学生宿舍提供热水，成本高污染重．今年暑假，学校领导对这种供水方式进行了改进，筹集资金购买了100台太阳能热水器，将它们安装在阳光充足的宿舍楼楼顶上．其铭牌上的部分参数如图所示．（1）热水器上满水后，水的质量为多少？
（2）资料显示靖江地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.1×10⁶J．若这些热水器上满水，每天日照时间按8h计算，则每台热水器一天中接收的太阳能（E）约为多少？水吸收的热量为多少？所吸收的热量可使水温升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（3）若这100台热水器一天中接收的太阳能，由燃烧优质煤（热值q=3.4×10⁷J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克优质煤？
（4）请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；
②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）．

Answer 1

分析：（1）根据ρ=

m

V

求出水的质量；
（2）根据题意求出接收的太阳能；再求出水吸收的热量；根据Q_吸=cm△t求出水升高的温度；
（3）求出100太热水器接收的总太阳能，根据Q=mq求出燃烧优质煤的质量；
（4）太阳能节能、环保，取之不尽用之不竭，但现在太阳能的效率比较低．

解答：解：（1）∵ρ=

m

V

∴水的质量m=ρV=1×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg；
（2）每台热水器一天中接收的太阳能：
E=2.1×10⁶J/（h?m²）×8h×1.5m²=2.52×10⁷J；
水吸收的热量Q_吸=60%E=60%×2.52×10⁷J=1.512×10⁷J；
∵Q_吸=cm△t
∴水升高的温度：
△t=

Q吸

cm

=

1.512×107J

4.2×103J/(kg?℃)×80kg

=45℃；
（3）100太热水器接收的总太阳能：
Q_总=100E=100×2.52×10⁷J=2.52×10⁹J，
∵Q=mq
∴燃烧优质煤的质量：
m′=

Q总

q

=

2.52×109J

3.4×107J/kg

≈74.1kg；
（4）①提倡开发利用太阳能的两点主要理由：利用太阳能可节约化石类能源，减少环境污染；
②当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难：受天气、环境影响；转换效率低，提供的功率小．
答：（1）水的质量为80kg；
（2）每台热水器一天中接收的太阳能（E）约为2.52×10⁷J；
水吸收的热量为1.512×10⁷J；
水升高的温度为45℃；
（3）需要完全燃烧74.1kg优质煤；
（4）①利用太阳能可节约化石类能源，减少环境污染；②受天气、环境影响；转换效率低，提供的功率小．

点评：这是一道综合性很强的题目，要求知识的系统性要很强才能完成题目的解答．对于大型计算题要注意两点：（1）公式及变形公式的正确运用；（2）掌握知识与知识的内在联系．