题目内容

12.太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一,某品牌太阳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℃的水温升高到40℃,求:
(1)在5小时的有效照射时间内,热水器中的水吸收的热量Q(水的比热容c水=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)若改用煤气来加热这些水,需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值q=4.2×107J/kg,假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)

分析 (1)根据Q=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(2)已知太阳能热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能,可求出在5小时的有效照射时间内热水器吸收的太阳能;
(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小时内接收的太阳能:
E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J;
(3)热水器的效率:
η=$\frac{Q}{E}$×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吸=8.4×106J,
由Q=mq可知完全燃烧煤气的质量:
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.2kg.
故答案为:
(1)热水器中水吸收了8.4×106J热量;
(2)热水器5小时内接收的太阳能是2.1×107J;
(3)热水器的效率是40%.
(4)完全燃烧煤气的质量是0.2kg.

点评 此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,难度不大.关键是熟练运用相关公式.通过此题还能对同学们进行环保、节能意识的培养.

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