Question

14．世界能源危机告急，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，太阳能作为一种绿色、可再生的清洁能源，被充分运用到家庭热水、取暖领域，太阳能热水器无疑成为热水器行业的一个明星．某太阳能热水器的水箱内装有50kg的水，太阳能热水器吸收1.4×10⁷J太阳能后，使水温从20℃升高到60℃．（水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），焦炭的热值是3．O×10⁷J/kg）试求：
（1）水从太阳能热水器中吸收了多少热量？
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少kg的焦炭？
（3）太阳能热水器此时的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知水的比热容、质量、初温度和末温度，可以得到水吸收的热量；
（2）已知水吸收的热量和焦炭的热值，可以得到完全燃烧的焦炭质量；
（3）已知水吸收的热量和获取的太阳能，两者之比是此热水器的效率．

解答 解：
（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（2）因为Q=mq，
所以需要完全燃烧的焦炭质量：
m_焦炭=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{{Q}_{吸}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{3.0×10{\;}^{7}J/kg}$=0.28kg；
（3）太阳能热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$=$\frac{8.4×10{\;}^{6}J}{1.4×1{0}^{7}J}$×100%=60%．
答：
（1）水从太阳能热水器中吸收了8.4×10⁶J热量；
（2）水吸收的热量相当于完全燃烧0.28kg的焦炭；
（3）太阳能热水器此时的效率是60%．

点评 本题考查了学生对吸热公式、效率公式及燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用，虽具有一定的综合性，但总体难度不大；通过做题使学生了解太阳能的优点，引导学生积极开发利用新能源，具有一定的现实意义！