Question

8．某物理興趣小組為了探究地球表面是吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一臉盆裝10kg的水，水的表面積為0.2m²，經過太陽光垂直照射30min，水溫升高了10℃．問：
（1）實驗時10kg的水30min內吸收了多少熱量？
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量是多少？
（3）若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒多少m³的液化氣？（假設液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，液化氣的熱值是5.0×10⁷J/m³）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量、水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）在（1）中求出的是30min內在0.2m²表面積上水吸收的熱量，據(jù)此可求出平均每分鐘1m²水面吸收的熱量；
（3）由題知，液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，知道液化氣的熱值，利用Q_吸=Q_放=Vq求需要的液化氣的體積．

解答 解：（1）30min內10kg水吸收的熱量：
Q_放=cm△t=4.2×10³J/（kg．℃）×10kg×10℃=4.2×10⁵J；
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量：
Q=$\frac{{Q}_{吸}}{ts}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{30min×0.2{m}^{2}}$=7×10⁴J/（min•m²）；
（3）由題知，Q_放=Vq=Q_吸=1.26×10⁵J，
需要液化氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{5.0×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=8.4×10^-3m³．
答：（1）實驗時10kg的水30min內吸收了4.2×10⁵J的熱量；
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量是7×10⁴J；
（3）至少需要燃燒8.4×10^-3m³的液化氣．

點評 本題考查了學生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq的掌握和運用，計算時注意氣體燃料熱值的單位是J/m³，不是J/kg．