Question

17．有一款太陽能熱水器，銘牌上的部分參數(shù)如表所示．

型　　　號	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面的接觸面積為0.3m²，求它對臺面的壓強(qiáng)．
（2）晴天，本地平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽能約為2.8×10⁶J．若該熱水器接受太陽能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，則它一天中接收的太陽能約為多少（吸收的太陽能用符號E表示）？若這些太陽能有60%被熱水器的水吸收，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能，由燃燒煤氣（熱值q=4.2×10⁷J/kg）來獲得，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)這款太陽能熱水器水容量，自身質(zhì)量，利用m=ρV求出水的質(zhì)量，然后求熱水器的總質(zhì)量、總重力，最后求它對臺面的壓強(qiáng)．
（2）首先計(jì)算1.5m²每小時(shí)接收的太陽能，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能；一天中接收的太陽能乘以效率就是被水吸收的熱量，最后根據(jù)熱量的變形公式，計(jì)算升高的溫度．
（3）求出了一天中接收的太陽能，根據(jù)Q=mq的變形公式來計(jì)算燃燒煤氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）讀表可知，這款太陽能熱水器自身質(zhì)量為40kg，水容量為V=80L=0.08m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
所裝水的重力：
G_水=m_水g=ρ_水V_水g=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³×10N/kg=800N，
太陽能熱水器裝滿水后對臺面的壓力為：
F=G_水+G_器=G_水+m_器g=800N+40kg×10N/kg=1200N，
則壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.3{m}^{2}}$=4×10³Pa；
（2）一天中接收的太陽能：
E=2.8×10⁶J/（m²•h）×1.5m²×8h=3.36×10⁷J，
Q_吸=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J，
由Q=cm△t得：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃；
（3）由題知，Q=E=3.36×10⁷J，
根據(jù)Q=mq可知：
煤氣的質(zhì)量為m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.8kg
答：（1）它對臺面的壓強(qiáng)為4×10³Pa．
（2）它一天中接收的太陽能約為3.36×10⁷J；這些太陽能有60%被熱水器的水吸收，則可使水溫升高60℃．
（3）需要完全燃燒0.8kg煤氣．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)、密度、吸熱公式的應(yīng)用、燃料燃燒放熱計(jì)算及太陽能應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用公式或規(guī)律求解，屬于中檔題．