题目内容

4.小星家的太阳能热水器,水箱装满水时水的质量是200kg.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℃.请你解答下列问题:
(1)此电热器是利用电流的热效应来工作的;
(2)水箱中水吸收的热量;[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(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%,求至少需要燃烧多少千克煤气.(煤气的热值为q=3.5×107J/kg)

分析 (1)电热器是将电能转化为内能的用电器,是利用电流的热效应来工作的;
(2)已知水箱中水的质量、初温和末温以及水的比热容,根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(3)先根据热效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出煤气完全燃烧放出的热量,再根据Q放=mq求出需要燃烧煤气的质量.

解答 解:(1)电热器是将电能转化为内能的用电器,是利用电流的热效应来工作的;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×107J;
(3)由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得,煤气完全燃烧放出的热量:
Q放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{40%}$=5.25×107J;
由Q放=mq可得,需要燃烧煤气的质量:
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.25×1{0}^{7}J}{3.5×1{0}^{7}J/kg}$=1.5kg.
答:(1)热效应;
(2)水箱中水吸收的热量为2.1×107J;
(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%,至少需要燃烧1.5千克煤气.

点评 本题主要考查了吸热公式、热效率公式以及燃料完全燃烧放热公式的应用,是一道较为简单的计算题.

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