Question

（2013?黑龍江）近幾年來(lái)我市冬季蔬菜價(jià)格逐年攀升，但種植蔬菜的大棚數(shù)量卻逐年減少，小剛調(diào)查發(fā)現(xiàn)，煤炭?jī)r(jià)格上漲是導(dǎo)致蔬菜成本上升的重要原因．為此小剛想，能否利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)大棚進(jìn)行節(jié)能改造，評(píng)估利用太陽(yáng)能和電能為大棚提供能源的可行性．查詢資料可知，本地區(qū)冬季太陽(yáng)能集熱管每平方米面積上每天可接收的太陽(yáng)能是1.68×10⁷J，煤的熱值為3×10⁷J/kg．請(qǐng)你幫助他完成下列計(jì)算，為小剛的評(píng)估提供依據(jù)．
（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水從20℃升高到70℃？
（2）用集熱管每平方米接收的太陽(yáng)能替代煤，可節(jié)約煤多少千克？（煤完全燃燒）
（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱散失）
（4）請(qǐng)寫(xiě)出一條太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）已知η=

Q吸

W

，根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm△t就可求出可以使多少千克水的溫度從20℃升高到70℃．
（2）因?yàn)槊和耆�燃燒，利用Q=mq即可求得．
（3）不計(jì)熱損失，W=Q_吸，知道加熱功率，利用t=

W

P

求加熱時(shí)間．
（4）太陽(yáng)能無(wú)污染屬清潔能源，但受太陽(yáng)光的限制．

解答：解：（1）∵η=

Q吸

W

，
∴Q_吸=90%×1.68×10⁷J=1.512×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t，
∴m=

Q吸

c△t

=

1.512×107J

4.2×103J/kg．℃×(70℃-20℃)

=72kg．
（2）Q_吸=W=1.68×10⁷J，
∵Q=mq，
∴m=

Q吸

q

=

1.68×107J

3×107J/kg

=0.56kg．
（3）由題知，P=3kW=3000W；
∵P=

W

t

，
電熱器要工作時(shí)間：
t=

W

P

=

Q吸

P

=

1.512×107J

3000W

=5040s=84min
（4）太陽(yáng)能其優(yōu)點(diǎn)是：清潔、無(wú)污染、取之不盡等．
缺點(diǎn)：受天氣影響，不穩(wěn)定等．
答：（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使72千克的水從20℃升高到70℃；
（2）用集熱管每平方米接收的太陽(yáng)能替代煤，可節(jié)約煤0.56千克；
（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要84min時(shí)間．
（4）優(yōu)點(diǎn)：來(lái)源廣；無(wú)污染；可再生；
缺點(diǎn)：受天氣影響，不穩(wěn)定等．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，熟練應(yīng)用吸熱公式、電功率公式的變形公式即可正確解題．