Question

8．響應(yīng)杭州市節(jié)能減排的號(hào)召，小華家最近安裝了一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，善于探究的小華看到了太陽(yáng)能熱水器說(shuō)明書(shū)上有下列相關(guān)信息

太陽(yáng)照射 時(shí)間/h	裝水量/Kg	吸熱板 面積/m2	水升高的溫度/℃	水的比熱容/J（kg•℃）-1	太陽(yáng)輻射功率/J•（m2•h）-1
10	80	2	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽(yáng)輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能．小華若要正常使用這臺(tái)熱水器，請(qǐng)你幫助解決下列問(wèn)題：
（1）該熱水器中的水在正常光照10h內(nèi)吸收多少熱量？
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣？（天然氣的熱值為8.4×l0⁷J/m³，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是多少？

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，即Q_放=Q_吸，再利用Q_放=Vq求需要完全燃燒多少天然氣；
（3）由太陽(yáng)輻射功率知道1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能，據(jù)此求出10h吸收的太陽(yáng)能（總能量），再利用效率公式求太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×50℃=1.68×10⁷J；
（2）由題知，Q_放=Vq=Q_吸=1.68×10⁷J，
需要天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.2m³；
（3）10h太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能（總能量）：
Q_總=1.68×10⁶J/（m²•h）×2m²×10h=3.36×10⁷J，
該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{3.36×1{0}^{7}J}$×100%=50%．
答：（1）該熱水器中的水在正常光照10h內(nèi)吸收2.1×10⁷J熱量；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒0.2m³的天然氣；
（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，本題關(guān)鍵：一是能從題目提供的表格中得到相關(guān)信息，二是注意熱值單位：固體、液體燃料（J/kg）和氣體燃料J/m³的區(qū)別．