Question

在開展“素質(zhì)教育實(shí)踐行”的活動(dòng)中，某校同學(xué)測(cè)得每年6、7月份武漢地區(qū)向陽(yáng)處每平方米面積在1小時(shí)內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射能平均為4.0×10⁶ J．下圖所示為太陽(yáng)能熱水器的示意圖，其中A是集熱器，B是水箱，C是電加熱器．[g取10 N/kg，c＝4.2×10³ J/(kg·℃)，液化石油氣的熱值q＝3.5×10⁷ J/kg，水的密度ρ＝1.0×10³ kg/m³]

請(qǐng)根據(jù)產(chǎn)品說明書中的參數(shù)和題設(shè)條件回答：

(1)滿水箱水的質(zhì)量是多大？

(2)集熱器A(其上裝有16支真空鍍膜管)的總有效光照面積為1.35 m²，如果以接收太陽(yáng)能10小時(shí)/日計(jì)算，每天共吸收多少太陽(yáng)能？

(3)該太陽(yáng)能熱水器能將接收到的太陽(yáng)能的50％轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，若滿水箱水的初溫為20℃，那么它能將水溫升高到多少攝氏度？

(4)已知液化石油氣完全燃燒放出的熱量有60％被水吸收，若用燃?xì)鉄崴�器將滿水箱的水加熱升高到與上題同樣的溫度，則需費(fèi)用多少？(設(shè)氣價(jià)為3.5元/kg)

(5)對(duì)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用作一個(gè)簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)述自己的意見或建議．

Answer 1

答案：
解析：

　　答案：(1)100 kg　(2)5.4×10⁷ J　(3)84.3℃　(4)4.55元　(5)見解析

　　解析：(1)水箱中裝滿水時(shí)容積為V＝100 L＝10^－1 m³

　　水的質(zhì)量m＝ρV＝1.0×10³ kg/m³×10^－1 m³＝100 kg．

　　(2)依題意，平均輻射能E_輻＝4.0×10⁶ J/(m²·h)

　　A的有效面積S＝1.35 m²，每天接收太陽(yáng)能的有效時(shí)間t＝10 h，則太陽(yáng)能熱水器每天共吸收太陽(yáng)能E_{太陽(yáng)}＝E_輻＝4.0×10⁶×1.35×10 J＝5.4×10⁷ J．

　　(3)設(shè)水箱中水的初溫t₀＝20℃，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率η＝50％，水被加熱后的末溫為t，依題意：

　　E_{太陽(yáng)}η＝Q＝cm(t－t₀)，所以t＝＋t₀＝(＋20)℃＝84.3℃．

　　(4)依題意，把滿水箱的水從t₀加熱到t，所需熱量Q＝E_{太陽(yáng)}η＝5.4×10⁷×0.5 J＝2.7×10⁷ J．

　　設(shè)液化石油氣完全燃燒放出熱量被水吸收的效率＝60％＝0.6，總共需消耗的液化石油氣質(zhì)量為，則q＝Q，所以＝kg＝1.3 kg，所需費(fèi)用為1.3×3.5元＝4.55元．

　　(5)在能源緊缺的情況下，節(jié)能和開發(fā)新能源是當(dāng)務(wù)之急，向太陽(yáng)索取新能源，改善環(huán)境，造福人類，通過計(jì)算可見，使用太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠，無(wú)污染．在日照時(shí)間長(zhǎng)的武漢地區(qū)更顯其優(yōu)勢(shì)．但缺點(diǎn)是一次性投資大，水資源浪費(fèi)大(特別對(duì)高樓的低層住戶；安裝較麻煩不便，且受天氣制約)．