Question

1．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器接受太阳能的功率是2.1×10⁶J/（h﹒m²），该品牌的太阳能热水器的接受阳光的面积是2m²，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃，求：
（1）热水器中水吸收的热量Q；【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）】
（2）2m²的热水器5小时内接受的太阳能E；
（3）热水器的效率；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多千克的煤气？（q_煤气=4.2×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根据Q=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）太阳能热水器每小时平均接受4.2×10⁶J的太阳能，求出在5小时的有效照射时间内热水器吸收的太阳能；
（3）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出热水器的效率；
（4）已知煤气完全燃烧放出的热量，根据Q=mq求出完全燃烧煤气的质量．

解答 解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（2）热水器5小时内接收的太阳能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（3）热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%=40%；
（4）煤气完全燃烧放出的热量被水吸收，
需要燃烧煤气的质量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.2kg．
答：（1）热水器中水吸收了8.4×10⁶J热量；
（2）热水器5小时内接收的太阳能是2.1×10⁷J；
（3）热水器的效率是40%；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.2kg煤气．

点评 本题主要考查的是学生对热量计算公式、效率计算公式、热值公式的理解和掌握，属于常见题型．