Question

4．人類正積極開發(fā)和利用太陽能，如太陽能熱水器、太陽能電池等．
（1）天氣晴朗時，小穎測得太陽能熱水器1h內(nèi)平均能使質(zhì)量為36kg的水從20℃升高到30℃，則水吸收了多少熱量？[c_水=4.2×10³ J/（kg•℃）]
（2）小穎查得熱水器接收太陽能的總有效面積為1.2m²，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能，則這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率是多少？
（3）設(shè)每天太陽平均照射時間為8h．則小穎家每天可節(jié)約多少煤炭？（爐子效率為30%，煤的熱值為3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱量的計算公式為Q_吸=cm△t，計算出水吸收了多少的熱量；
（2）太陽能的有效能量轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能即水吸收的熱量，所以50%E=Q，計算出太陽能釋放的能量，又因為W=Pt，則可以得出太陽能的功率；
（3）吸收的熱量等于放出的熱量，已知吸收的熱量，根據(jù)公式Q=qm可求煤的質(zhì)量．

解答 解：（1）吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×36kg×（30℃-20℃）=1.512×10⁶J；
（2）1h內(nèi)1.2m²太陽能熱水器接收的能量：
E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.512×1{0}^{6}J}{50%}$=3.024×10⁶J；
1h內(nèi)1m²太陽能熱水器接收的能量：Q=$\frac{3.024×1{0}^{6}J}{1.2}$=2.52×10⁶J，
熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率：P=$\frac{Q}{t}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{3600s}$=700W；
（3）因為Q_放=8Q_吸=8×1.512×10⁶J=1.2096×10⁶J；
燃燒煤需放出熱量：Q_總=$\frac{{Q}_{放}}{η{\;}_{灶}}$=$\frac{1.2096×1{0}^{6}J}{30%}$=4.032×10⁶J
可節(jié)約煤的質(zhì)量m=$\frac{{Q}_{總}}{q}$=$\frac{4.032×1{0}^{6}J}{3.0×1{0}^{7}J}$=0.1344kg；
答：（1）水吸收了1.512×10⁶J的熱量；
（2）這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率為840W；
（3）小穎家每天可節(jié)約0.1344kg煤炭．

點評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式、功及功率公式的掌握和運用，提高了學(xué)生積極開發(fā)新能源的意識，體現(xiàn)了學(xué)以致用，有意義．