Question

13．地球上的能量主要來自太陽的熱輻射，從有關(guān)資料獲悉，在地球表面晴天時(shí)垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為4.2×10⁶J/（m²•h），也就是說在1h內(nèi)每平方米的面積上接收到太陽輻射的能量是4.2×10⁶J．現(xiàn)有一臺(tái)太陽能熱水器，可將接收到的熱輻射的50%用來升高水溫，如果該熱水器接收陽光垂直照射的有效面積始終是2m²，晴天曬了2h．水的比熱容C_水=4.2×10³J/（kg•℃）．
（1）水箱中質(zhì)量為50kg的水吸收的熱量是多少？
（2）水箱中質(zhì)量為50kg的水溫度可升高多少？
（3）若水吸收的熱量全部由無煙煤完全燃燒來提供，需要燃燒1.4kg的無煙煤，此煤爐的效率是多少？（無煙煤的熱值是3.0×l0⁷ J/kg．）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)4.2×10⁶J/（m²•h）的含義以及接受面積和照射時(shí)間進(jìn)行計(jì)算熱水器接受的熱量；根據(jù)熱水器接受的熱量和轉(zhuǎn)化率求出水吸收的熱量，
（2）根據(jù)Q=cm△t即可求出貯水箱中的水升高的溫度；
（3）由Q_放=mq求出Q_放，然后利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出煤爐的效率．

解答 解：（（1）太陽能熱水器2h接收的太陽輻射能為：
Q=4.2×10⁶J/（m²•h）×2m²×2h=1.68×10⁷J，
則水吸收的熱量為：
Q_吸=Qη=1.68×10⁷J×50%=8.4×10⁶J；
（2）由Q_吸=cm△t可得水箱中50kg水的溫度能升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×50kg}$=40℃；
（3）無煙煤完全燃燒放出熱量為Q_放=mq=1.4kg×3.0×l 0⁷J/kg=4.2×10⁷J，
則煤爐的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=20%．
答：（1）水箱中質(zhì)量為50kg的水吸收的熱量是8.4×10⁶J；
（2）水箱中質(zhì)量為50kg的水溫度可升高40°C；
（3）此煤爐的效率是20%．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)熱量計(jì)算公式的理解和掌握，弄清楚水吸收的熱量是解決此題的關(guān)鍵．