Question

19．某种型号太阳能热水器贮水100kg在太阳照射下8h，装满水的太阳能热水器中水温升高50℃．已知此热水器太阳能转化为水的内能的效率为70%；水的比热容4.2×10³J/（kg•℃）．试计算：
（1）太阳能热水器照射8h，热水器中吸收的热量？
（2）如热水器所接收到的太阳能由热值为3×10⁷J/kg的焦炭提供，需完全燃烧多少焦炭？

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、比热容和水升高的温度，根据吸热公式Q_吸=cm△t求出水吸收的热量；
（2）知道水吸收的热量和太阳能转化为水的内能的效率，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%的变形公式E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$求出太阳能热水器接收的太阳能，即焦炭完全燃烧放出的热量，又知道焦炭的热值，然后根据m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$求出焦炭的质量．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（ kg•℃）×100kg×50℃
=2.1×10⁷J．
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%得，8h太阳能热水器接收的太阳能（总能量）：
E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{70%}$=3×10⁷J，
则焦炭完全燃烧放出的热量：
Q_放=E=3×10⁷J，
由Q_放=mq得，需要焦炭的质量：
m_焦碳=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=1kg．
答：（1）太阳能热水器照射10h，热水器中水吸收的热量是2.1×10⁷J；
（2）如热水器所接收到的太阳能由热值为3×10⁷J/kg的焦炭提供，需完全燃烧1kg焦炭．

点评 本题考查了学生对吸热公式、效率公式及燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，虽具有一定的综合性，但总体难度不大；通过做题使学生了解太阳能的优点，引导学生积极开发利用新能源，具有一定的现实意义！