太阳能是一种廉价的清洁能源,开发和利用的前景十分广阔.从有关资料获悉,在晴天,阳光垂直地面照射时地球表面接受到的热辐射为1.2×103J/.有一台太阳能热水器,水箱容积为50L,可将接收到的热辐射的40%用来提高水温.若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1m2,求:
(1)1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高多少℃?
(2)若用煤气来提供这些热量,需要完全燃烧多少g的煤气?(不计热量损失,q煤气=4.2×107J/kg)
【答案】
分析:(1)先算出太阳能热水器1h接收的太阳辐射能,根据“可将接收到的热辐射的40%用来提高水温”求出水吸收的热量;知道水的体积,利用密度公式的变形公式mρ=V求水的质量,再根据吸热公式求出水温升高多少℃;
(2)由题知,Q
放=Q
吸,而Q
放=mq,据此求出需要完全燃烧煤气的质量.
解答:解:
(1)太阳能热水器1h接收的太阳辐射能为:
Q=1.2×10
3J/(m
2?s)×2.1m
2×3600s=9.072×10
6J,
水吸收的热量为:
Q
吸=Qη
=9.072×10
6J×40%
=3.6288×10
6J;
水箱内水的质量:
m=ρV=1×10
3kg/m
3×50×10
-3m
3=50kg,
∵Q
吸=cm△t,
∴水箱中50kg水的温度能升高的温度:
△t=
=
=17.28℃
(2)由题知,Q
放=Q
吸=3.6288×10
6J,
∵Q
放=mq,
∴需要完全燃烧煤气的质量:
m=
=
=0.0864kg=86.4g.
答:(1)1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高17.28℃;
(2)若用煤气来提供这些热量,需要完全燃烧86.4g的煤气.
点评:本题考查了学生对密度公式、吸热公式、燃料安全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用,本题与生活相连,使学生觉得学有所用,激发了学生的学习兴趣,注意计算时公式变形、单位的统一.