Question

15．有一款太阳能热水器如图，铭牌上的部分参数如下表所示．将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水．

型号	JL-88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

（1）连云港地区（晴天）平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶J．若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m²，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这款太阳能热水器效率为60%则可使满水箱的水温升高多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气（热值q=4.2×10⁷J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？

Answer 1

分析 （1）根据太阳能每平方米每小时接收的太阳能求出一天中接收的太阳能，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出水吸收的热量，
由表格数据可知水的体积，根据m=ρV求出水的质量，再根据Q_吸=cm△t求出水升高的温度；
（2）根据Q_放=mq的变形公式来计算燃烧煤气的质量．

解答 解：（1）由题意可得，热水器一天中接收的太阳能：
E=2.8×10⁶J/（m²•h）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J．
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%可得，水吸收的热量：
Q_吸=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J，
太阳能热水器中水的体积：
V=80L=80dm³=0.08m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg，
由Q_吸=cm△t可得，水升高的温度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}m}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃．
（2）由题意知，Q_放=E=3.36×10⁷J，
由Q_放=mq得，需要完全燃烧煤气的质量：
m_煤气=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{煤气}}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.8kg．
答：（1）它一天中接收的太阳能（E）约为3.36×10⁷J；可使满水箱的水温升高60℃；
（2）需要完全燃烧0.8千克煤气．

点评 本题考查了太阳能热水器利用率、密度公式、吸热公式及燃料完全燃烧放热公式等知识，涉及的知识点多、综合性强，要求灵活运用公式或规律求解．