Question

15．太陽(yáng)能路燈的燈桿頂端由太陽(yáng)能電池板，它能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，供夜晚路燈照明，若在一段時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量為2.7×10⁷J，這與完全燃燒多少kg的煤放出的熱量相當(dāng)？這些能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可供功率為35W的路燈工作60h，那么該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化率是多大？（煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）知道煤的熱值q和煤完全燃燒放出的熱量（吸收的太陽(yáng)能），利用Q_放=mq求需要完全燃燒煤的質(zhì)量；
（2）知道路燈的電功率和用電時(shí)間，利用P=$\frac{W}{t}$求路燈消耗的電能，這是有用能量；太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量為總能量，利用效率公式求該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）由題知，Q_放=mq=2.7×10⁷J，
則需要完全燃燒煤的質(zhì)量：m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{3.0×1{0}^{7}J/kg}$=0.9kg；
（2）使用太陽(yáng)能路燈的有用能量：
由P=$\frac{W}{t}$可得，W_電=Pt=35W×60×3600s=7.56×10⁶J，
太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量（總能量）
W_總=2.7×10⁷J，
該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{7.56×1{0}^{6}J}{2.7×1{0}^{7}J}$×100%=28%．
答：這與完全燃燒0.9kg的煤放出的熱量相當(dāng)；
太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化率是28%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算、消耗電能的計(jì)算、效率的計(jì)算，涉及到新開發(fā)的太陽(yáng)能路燈使用時(shí)的能量轉(zhuǎn)化，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，有意義！