Question

16．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×10³J/（kg．℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤？（煤的热值q=2.9×10⁷J/kg，假设煤燃烧放出的热量全部被水吸收）

Answer 1

分析 （1）根据Q=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）太阳能热水器每小时平均接受4.2×10⁶J的太阳能，求出在5小时的有效照射时间内热水器接收到的太阳能；
（3）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出热水器的效率；
（4）煤气放出的热量等于水吸收的热量，根据Q=mq求出完全燃烧煤气的质量．

解答 解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（3）热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%
=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%
=40%；
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q_放=Q=8.4×10⁶J，
由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.9×1{0}^{7}J/kg}$=0.29kg．
答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×10⁶J；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能为2.1×10⁷J；
（3）热水器的效率为40%；
（4）完全燃烧煤气的质量为0.29kg．

点评 本题主要考查的是学生对热量计算公式、热值计算公式、效率计算公式的理解和掌握，提高了学生积极开发新能源的意识，体现了学以致用，有意义．