Question

17．圖中是某太陽能熱水器，向其中注入50kg的水，陽光照射-段時間后，水溫從10℃升高到50℃．水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）．試求：
（1）如果這段時間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是2.8×10⁷J，則這段時間該熱水器的效率是多少？
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×l0⁷J/m³，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（3）請列舉一條有關(guān)太陽能熱水器的優(yōu)點．

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量和比熱容以及水的初溫、末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
又熱水器接收到太陽輻射的熱量，利用效率公式求該熱水器的效率；
（2）根據(jù)題意可知，Q_放=Q_吸，根據(jù)Q_放=mq求出需要完全燃燒天然氣的體積．
（3）太陽能的優(yōu)點很多，作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大特點：
第一：它是人類可以利用的最豐富的能源．取之不盡，用之不竭．
第二：地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值．
第三：太陽能是一種潔凈的能源．在開發(fā)利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡．絕對不會造成污染和公害．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（50℃-10℃）
=8.4×10⁶J．
由于熱水器接收到太陽輻射的熱量Q=2.8×10⁷J，
熱水器的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%=30%；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，則Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q_放=mq得需要完全燃燒天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.1m³．
（3）使用太陽能熱水器可以節(jié)能，并且安全、無污染．
答：（1）該熱水器的效率是30%．
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.1m³的天然氣．
（3）使用太陽能熱水器可以節(jié)能，并且安全、無污染．

點評 本題考查吸熱公式Q_吸=cm△t和燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq的掌握和運用，這是一道綜合性較強的應(yīng)用題，在做題過程中一定要時刻注意回扣教材、結(jié)合生活實際．