Question

16．有些地区自制简易太阳能热水器（直接将水箱放在房子顶上，吸收太阳能）．现有一个体积80L的该热水器，装满20℃水后，经过太阳8h的照射后，水温升到了50℃，问水吸收的太阳能是多少焦？如果用热效率是70%的煤气灶来加热同样的水且达到同样的末温，则需煤气多少立方米？（煤气的热值是4.0×10⁷J/m³）

Answer 1

分析 （1）利用密度公式变形求得水的质量，知道水的质量、温度升高值，根据吸热公式计算水吸收的太阳能；
（2）知道水吸收的太阳能和燃气热水器的效率为70%，利用Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$求出需放出的热量，然后利用Q_放=mq计算需要完全燃烧多少煤气．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
水吸收的太阳能为：
Q_吸=cm₁△t=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×（50-20）℃=1.008×10⁷J；
（2）Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.008×1{0}^{7}J}{70%}$=1.44×10⁷J，
由Q_放=qV可得，
这些热量相当于燃烧的煤气：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{4.0×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.36m³；
答：水吸收的太阳能是1.008×10⁷J；需煤气为0.36m³．

点评 本题考查了太阳能热水器使用、吸热公式计算、燃料燃烧放热计算，虽知识点多，但条件已给出，难度不大．