Question

8．安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用．如图所示，一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，阳光照射一段时间后，水温升高到80℃．
（1）水吸收的太阳能是多少？
（2）这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？[q_干木柴=1.2×10⁷J/kg]
（3）如果把太阳能改为锅炉，实际完全燃烧干木柴21kg，求锅炉的效率．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量即为水吸收的太阳能；
（2）由题意可知干木柴完全燃烧释放的热量，根据Q_放=mq求出需要干木柴的质量；
（3）根据Q_放=mq求出21kg干木柴完全燃烧释放的热量，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出锅炉的效率．

解答 解：
（1）水吸收的太阳能：
Q_吸=cm₁（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×250kg×（80℃-20℃）
=6.3×10⁷J；
（2）由题意可知，干木柴完全燃烧释放的热量：
Q_放=Q_吸=6.3×10⁷J，
由Q_放=mq可得，需要干木柴的质量：
m₂=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=5.25kg；
（3）21kg干木柴完全燃烧释放的热量：
Q_放′=m₃q=21kg×1.2×10⁷J/kg=2.52×10⁸J，
锅炉的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{2.52×1{0}^{8}J}$×100%=25%．
答：（1）水吸收的太阳能是6.3×10⁷J；
（2）这些能量相当于完全燃烧5.25kg干木柴放出的热量；
（3）锅炉的效率为25%．

点评 本题考查了吸热公式和燃料完全燃烧释放热量公式的应用，要注意水吸收的太阳能即为水吸收的热量．