Question

12．閱讀下面的短文，回答問題．
太陽能熱水器
太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們日常生活的需要．它具有安全、節能、環保等優點．

請回答以下問題：
（1）質量為100kg的初溫為20℃的水，加熱溫度升高了40℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m²，熱效率為η=40%（即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉化為水的熱能），該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒鐘太陽輻射能為1.4×10³J）．在第（1）小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時？（保留小數點后兩位）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量、初溫、末溫和比熱，根據公式Q_吸=cm（t-t₀）可以求出水吸收的熱量；
（2）根據題意可求每秒水吸收的熱量，又知道水吸收的熱量，求需要的加熱時間．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×40℃=1.68×10⁷J；
（2）由題可知，玻璃吸熱管接收的太陽能E=PSt，
根據熱效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$=$\frac{{Q}_{吸}}{PSt}$可知，加熱時間：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{PSη}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{1.4×1{0}^{3}W/{m}^{2}×2{m}^{2}×40%}$=1.5×10⁴s≈4.17h．
答：（1）這些水需要吸收的熱量是1.68×10⁷J；
（2）水吸收的熱量由該熱水器提供，需要加熱4.17小時．

點評 本題考查了學生對熱量的計算和能量的利用率的運用，要學會審題，從復雜的題干中搜集有用信息．本題知識點多，綜合性強．