Question

（2011?佛山）刘芳同学制作了一个底面积为1m²的透明玻璃箱，中午测得玻璃箱吸收太阳能的功率为100W，经过太阳100min的照射．则
（1）在这段时间内玻璃箱所吸收太阳的能量是多少？
（2）在玻璃箱内装有质量为l0kg温度是20℃的水，若有42%的太阳能被水吸收，这些太阳能可以使玻璃箱内的水温度升高到多少℃？
（3）若改用热值为2.1×10⁷J/kg的生物燃油给水加热，燃油完全燃烧所产生的热量只有20%被水吸收，要使同样的水升高相同的温度至少需要燃烧多少kg的燃油？
若燃油的密度为0.75×10³kg/m³，则这些燃油的体积是多少？

Answer 1

分析：（1）知道玻璃箱吸收太阳能的功率和时间，利用Q=W=Pt求玻璃箱所吸收的太阳能量；
（2）由题知，水吸收的热量Q_吸=Q×42%，又知道水的质量、比热容和初温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水升高到的温度；
（3）由题知，Q_吸=Q_放×20%=qm×20%，据此求燃油的质量，再利用密度公式求燃油的体积．

解答：解：由题知，P=100W，t=6000s，m=l0kg，t₀=20℃，
（1）玻璃箱所吸收的太阳能量：
Q=Pt=l00W×6000s=6×10⁵J，
（2）水吸收的热量
Q_吸=Q×42%=42%×6×10⁵J=2.52×10⁵J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

c水m水

=

2.52×105J

4.2×103J/(kg?℃)×10kg

=6℃，
水升高到的温度：
t=t₀+△t=20℃+6℃=26℃；
（3）由题知，Q_吸=qm×20%，
m=

Q吸

q×20%

=

2.52×105J

2.1×107J/kg×20%

=0.06kg；
∵ρ=

m

V

，
∴V=

m

ρ

=

0.06kg 0.75×103kg/m3

=8×10^-5m³=80cm³．
答：（1）玻璃箱所吸收的太阳能为6×10⁵J；
（2）水升高到的温度为26℃；
（2）需要燃烧0.06kg的柴油，柴油的体积为80cm³．

点评：本题考查了学生对密度公式、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式、功率公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题！