Question

4．太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之一．小明家新安装了一台容积为200kg的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到50℃．则：
（1）在这4h内水吸收了多少热量？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少焦炭？[水的比热容C_水=4.2×10³J/（kg•℃）、焦炭的热值q=3.0×10⁷J/kg]．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出焦炭完全燃烧释放的热量，根据Q_放=mq求出需要焦炭的质量．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（50℃-20℃）=2.52×10⁷J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%可得，焦炭完全燃烧释放的热量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{20%}$=1.26×10⁸J，
由Q_放=mq可得需要焦炭的质量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.26×1{0}^{8}J}{3.0×1{0}^{7}J/kg}$=4.2kg．
答：（1）在这4h内水吸收了2.52×10⁷J的热量；
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧4.2kg的焦炭．

点评 本题考查了吸热公式和效率公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用，是一道较为简单的计算题．