Question

10．資料：太陽(yáng)能作為可再生能源的一種，已經(jīng)成為21世紀(jì)最具潛力的能源．通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能的利用是屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)．有一款太陽(yáng)能熱水器，銘牌上的部分參數(shù)如表所示．將它安裝在陽(yáng)光充足的水平臺(tái)面上，并注滿水．

型       號(hào)	JL-88
水 容 量/L	80
自身質(zhì)量/kg	40

（1）若它的底部支架與水平臺(tái)面的接觸面積為0.3m²，求它對(duì)臺(tái)面的壓力和壓強(qiáng)．（g=10N/kg）
（2）晴天，平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽(yáng)能約為2.8×10⁶J．若該熱水器接受太陽(yáng)能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，則它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為多少？若這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若該熱水器一天中接收的太陽(yáng)能，由燃燒煤氣（熱值q=4.2×10⁷J/kg）來(lái)獲得，則需要完全燃燒多少千克煤氣？

Answer 1

分析 （1）本題首先從表中數(shù)據(jù)這款太陽(yáng)能熱水器自身質(zhì)量，水容量，然后求 熱水器的總質(zhì)量、總重力，最后求它對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)．
（2）首先計(jì)算1.5m²每小時(shí)接收的太陽(yáng)能，然后乘以每天日照時(shí)間按8h，就可計(jì)算出一天中接收的太陽(yáng)能；
根據(jù)題意求出水吸收的熱量，由密度公式求出水的質(zhì)量，應(yīng)用熱量公式求出水升高的溫度；
（3）根據(jù)Q_放=mq的變形公式來(lái)計(jì)算燃燒煤氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）讀表查的可知，這款太陽(yáng)能熱水器自身質(zhì)量為40kg，水容量為80L=0.08m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，m=ρV=10³kg/m³×0.08m³=80kg．
熱水器的總質(zhì)量為：40kg+80kg=120kg．
G_水=m_水g=ρ_水V_水g=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³×10N/kg=800N．
太陽(yáng)能熱水器裝滿水后對(duì)臺(tái)面的壓力為：
F=G_器+G_水=800N+40kg×10N/kg=1200N．
壓強(qiáng)為：p=$\frac{F}{s}$=$\frac{1200N}{0.3{m}^{2}}$=4×10³Pa．
（2）一天中接收的太陽(yáng)能：
E=2.8×10⁶J/（h•m²）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J．
水吸收的熱量：Q_吸=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J，
由密度公式：ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質(zhì)量為m=ρV=1×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
由Q_吸=cm△t得：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×8kg}$=60℃；
（3）若Q_放=E，
由Q_放=mq得：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.8kg；
答：（1）它對(duì)臺(tái)面的壓力為1200N；壓強(qiáng)為4×10³Pa．
（2）它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為3.36×10⁷J；可使水溫升高60℃；
（3）需要完全燃燒0.8千克煤氣．

點(diǎn)評(píng) 這是一道綜合性很強(qiáng)的題目，要求知識(shí)的系統(tǒng)性要很強(qiáng)才能完成題目的解答．對(duì)于大型計(jì)算題要注意兩點(diǎn)：（1）公式及變形公式的正確運(yùn)用；（2）知識(shí)與知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系．