小星家的太阳能热水器,水箱容积是200L.小星进行了一次观察活动:某天早上,他用温度计测得自来水的温度为20℃,然后给热水器水箱送满水,中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.请你求解下列问题:
(1)水箱中水的质量;水吸收的热量.
(2)如果水吸收的这些热量,由燃烧煤气来提供,而煤气灶的效率为40%,求至少需要燃烧多少煤气(煤气的热值为q=4.2×107J/kg)
【答案】
分析:(1)由m=ρV可以求出水的质量,利用Q
吸=cm(t-t
)可以求出水吸收的热量;
(2)据煤气灶的效率,利用效率公式求出煤气完全燃烧放出的热量,再利用Q=qm就能计算出需要煤气的体积.
解答:解:
(1)水的体积:
V=200L=200dm
3=0.2m
3,
∵ρ=
,
∴水的质量:m=ρV=1.0×10
3kg/m
3×0.2m
3=200kg;
热水吸收的热量:
Q
吸=cm(t-t
)=4.2×10
3J/(kg?℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×10
7J;
(2)由题知,煤气完全燃烧释放热量:
Q
放=
=
=5.25×10
7J
∵Q
放=mq,
∴需要煤气的质量:
m=
=
=1.25kg.
答:(1)水吸收的热量是2.1×10
7J;
(2)需要消耗1.25kg的煤气.
点评:此题是一综合型的题目,涉及的力学、热学,包括密度公式的应用、热量的计算等,考查学生的综合应用能力及应用物理知识解决实际问题的能力,体现了物理与生活相联系的思想,属于难题.