Question

（2011?佛山）劉芳同學制作了一個底面積為1m²的透明玻璃箱，中午測得玻璃箱吸收太陽能的功率為100W，經過太陽100min的照射．則
（1）在這段時間內玻璃箱所吸收太陽的能量是多少？
（2）在玻璃箱內裝有質量為l0kg溫度是20℃的水，若有42%的太陽能被水吸收，這些太陽能可以使玻璃箱內的水溫度升高到多少℃？
（3）若改用熱值為2.1×10⁷J/kg的生物燃油給水加熱，燃油完全燃燒所產生的熱量只有20%被水吸收，要使同樣的水升高相同的溫度至少需要燃燒多少kg的燃油？
若燃油的密度為0.75×10³kg/m³，則這些燃油的體積是多少？

Answer 1

分析：（1）知道玻璃箱吸收太陽能的功率和時間，利用Q=W=Pt求玻璃箱所吸收的太陽能量；
（2）由題知，水吸收的熱量Q_吸=Q×42%，又知道水的質量、比熱容和初溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水升高到的溫度；
（3）由題知，Q_吸=Q_放×20%=qm×20%，據此求燃油的質量，再利用密度公式求燃油的體積．

解答：解：由題知，P=100W，t=6000s，m=l0kg，t₀=20℃，
（1）玻璃箱所吸收的太陽能量：
Q=Pt=l00W×6000s=6×10⁵J，
（2）水吸收的熱量
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℃，
水升高到的溫度：
t=t₀+△t=20℃+6℃=26℃；
（3）由題知，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）玻璃箱所吸收的太陽能為6×10⁵J；
（2）水升高到的溫度為26℃；
（2）需要燃燒0.06kg的柴油，柴油的體積為80cm³．

點評：本題考查了學生對密度公式、燃料完全燃燒放熱公式、吸熱公式、功率公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，屬于難題！