Question

15．太阳能路灯的灯杆顶端由太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明，若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×10⁷J，这与完全燃烧多少kg的煤放出的热量相当？这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化率是多大？（煤的热值为3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）知道煤的热值q和煤完全燃烧放出的热量（吸收的太阳能），利用Q_放=mq求需要完全燃烧煤的质量；
（2）知道路灯的电功率和用电时间，利用P=$\frac{W}{t}$求路灯消耗的电能，这是有用能量；太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为总能量，利用效率公式求该太阳能路灯的能量转化效率．

解答 解：（1）由题知，Q_放=mq=2.7×10⁷J，
则需要完全燃烧煤的质量：m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.7×1{0}^{7}J}{3.0×1{0}^{7}J/kg}$=0.9kg；
（2）使用太阳能路灯的有用能量：
由P=$\frac{W}{t}$可得，W_电=Pt=35W×60×3600s=7.56×10⁶J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）
W_总=2.7×10⁷J，
该太阳能路灯的能量转化效率：
η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{7.56×1{0}^{6}J}{2.7×1{0}^{7}J}$×100%=28%．
答：这与完全燃烧0.9kg的煤放出的热量相当；
太阳能路灯的能量转化率是28%．

点评 本题考查了燃料完全燃烧放出热量的计算、消耗电能的计算、效率的计算，涉及到新开发的太阳能路灯使用时的能量转化，灵活运用所学知识解决实际问题，有意义！