Question

11．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体积为40L，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到70℃．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]求：
（1）水吸收的太阳能是多少？（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×l0⁷J/m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）

Answer 1

分析 （1）先根据密度公式先求出水的质量，再根据吸热公式Q_吸=c_水m_水（t-t₀）求出水吸收的热量（太阳能）；
（2）由题意知，天然气完全燃烧放出的热量Q_放=Q_吸，然后根据Q_放=Vq求出需要完全燃烧天然气的体积．

解答 解：（1）水的体积V_水=40L=40dm³=0.04m³，
由密度公式水的质量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg，
水吸收的热量（太阳能）：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）
=8.4×10⁶J；
（2）由题意知，天然气完全燃烧放出的热量Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q_放=Vq得，需要完全燃烧天然气的体积：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.1m³．
答：（1）水吸收的太阳能是8.4×10⁶J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.1m³的天然气．

点评 本题以太阳能热水器使用为背景，考查了密度公式、吸热公式及燃料燃烧放热公式的应用，通过做题使学生了解太阳能的优点，引导学生积极开发新能源，有意义！