(2013?黑龍江)近幾年來我市冬季蔬菜價(jià)格逐年攀升,但種植蔬菜的大棚數(shù)量卻逐年減少,小剛調(diào)查發(fā)現(xiàn),煤炭價(jià)格上漲是導(dǎo)致蔬菜成本上升的重要原因.為此小剛想,能否利用所學(xué)的知識(shí)對大棚進(jìn)行節(jié)能改造,評(píng)估利用太陽能和電能為大棚提供能源的可行性.查詢資料可知,本地區(qū)冬季太陽能集熱管每平方米面積上每天可接收的太陽能是1.68×107J,煤的熱值為3×107J/kg.請你幫助他完成下列計(jì)算,為小剛的評(píng)估提供依據(jù).
(1)如果這些能量的90%被水吸收,可使多少千克的水從20℃升高到70℃?
(2)用集熱管每平方米接收的太陽能替代煤,可節(jié)約煤多少千克?(煤完全燃燒)
(3)如果用3kW的電熱器加熱這些水,需要多長時(shí)間?(不計(jì)熱散失)
(4)請寫出一條太陽能的優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn).
分析:(1)已知η=
Q
W
,根據(jù)吸熱公式Q=cm△t就可求出可以使多少千克水的溫度從20℃升高到70℃.
(2)因?yàn)槊和耆紵�,利用Q=mq即可求得.
(3)不計(jì)熱損失,W=Q,知道加熱功率,利用t=
W
P
求加熱時(shí)間.
(4)太陽能無污染屬清潔能源,但受太陽光的限制.
解答:解:(1)∵η=
Q
W
,
∴Q=90%×1.68×107J=1.512×107J,
∵Q=cm△t,
∴m=
Q
c△t
=
1.512×107J
4.2×103J/kg.℃×(70℃-20℃)
=72kg.
(2)Q=W=1.68×107J,
∵Q=mq,
∴m=
Q
q
=
1.68×107J
3×107J/kg
=0.56kg.
(3)由題知,P=3kW=3000W;
∵P=
W
t
,
電熱器要工作時(shí)間:
t=
W
P
=
Q
P
=
1.512×107J
3000W
=5040s=84min
(4)太陽能其優(yōu)點(diǎn)是:清潔、無污染、取之不盡等.
缺點(diǎn):受天氣影響,不穩(wěn)定等.
答:(1)如果這些能量的90%被水吸收,可使72千克的水從20℃升高到70℃;
(2)用集熱管每平方米接收的太陽能替代煤,可節(jié)約煤0.56千克;
(3)如果用3kW的電熱器加熱這些水,需要84min時(shí)間.
(4)優(yōu)點(diǎn):來源廣;無污染;可再生;
缺點(diǎn):受天氣影響,不穩(wěn)定等.
點(diǎn)評(píng):本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題,與實(shí)際生活相聯(lián)系,使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用,熟練應(yīng)用吸熱公式、電功率公式的變形公式即可正確解題.
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5
5
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0.75
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大于
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