Question

14．太陽能是人類最基本的能源，當太陽光照射地面時，1m²地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為1.0×10³J．小明同學家最近想買一臺太陽能熱水器，在參考了以上資料后，他又在網(wǎng)上下載了該型號太陽能熱水器的圖版宣傳廣告和關于水的一些知識說明，如圖所示．

（1）小明家每天用完貯水器一箱熱水（1L=10^-3m³），當太陽光照射地面時，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃，需要多長時間？
（2）對比用效率為30%的煙煤爐燒同樣多的熱水，小明家每天可節(jié)約多少煙煤．
（煤煙的熱值為3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質量，再根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)題意求出需要的時間；
（2）根據(jù)題意求出煙煤完全燃燒放出的熱量，再根據(jù)Q_放=mq求出節(jié)約煙煤的質量．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質量：
m=ρV=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-25℃）=8.4×10⁶J；
由題知，Q_吸=1.0×10³J/（m²•s）×1.5m²×t×40%=8.4×10⁶J；
解得t=1.4×10⁴s；
（2）Q_吸=30%Q_放
煙煤完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{30%}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{30%}$=2.8×10⁷J，
由Q_放=m_煤q可得，
節(jié)約煙煤的質量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.8×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$≈0.93kg．
答：（1）需要的時間為1.4×10⁴s；
（2）小明家每天可節(jié)約0.93kg煙煤．

點評 此題主要考查的是學生對熱量計算公式和熱值計算公式的理解和掌握，結合生活實際，體現(xiàn)物理來源于生活的新理念．