Question

12．阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要．它具有安全、节能、环保等优点．

请回答以下问题：
（1）质量为100kg的初温为20℃的水，加热温度升高了40℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）．在第（1）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时？（保留小数点后两位）

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、初温、末温和比热，根据公式Q_吸=cm（t-t₀）可以求出水吸收的热量；
（2）根据题意可求每秒水吸收的热量，又知道水吸收的热量，求需要的加热时间．

解答 解：
（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×40℃=1.68×10⁷J；
（2）由题可知，玻璃吸热管接收的太阳能E=PSt，
根据热效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$=$\frac{{Q}_{吸}}{PSt}$可知，加热时间：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{PSη}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{1.4×1{0}^{3}W/{m}^{2}×2{m}^{2}×40%}$=1.5×10⁴s≈4.17h．
答：（1）这些水需要吸收的热量是1.68×10⁷J；
（2）水吸收的热量由该热水器提供，需要加热4.17小时．

点评 本题考查了学生对热量的计算和能量的利用率的运用，要学会审题，从复杂的题干中搜集有用信息．本题知识点多，综合性强．