Question

4．如圖所示是小明利用周末對家里剛安裝好的太陽能熱水器進行了一次觀察活動：早上，他用溫度計測得自來水的溫度為20℃，然后給熱水器水箱送滿水，中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為45℃，已知水箱容積是200L．求：
（1）水箱中水的質量．
（2）水吸收的熱量． 水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）
（3）如果水吸收的這些熱量，由燃燒煤氣來提供，而煤氣灶的熱效率為40%，則至少需要燃燒多少m³煤氣？（煤氣的熱值為q=1.8×10⁷J/m³）
（4）談談你對使用太陽能熱水器好處的看法．（談一點即可）

Answer 1

分析 （1）先根據水箱的容積和水的密度利用密度公式計算水的質量；
（2）已知水的比熱容、溫度的變化量，利用熱量的計算公式計算吸收的熱量；
（3）煤氣完全燃燒放出的熱量的40%和水吸收的熱量相等，然后根據Q_放=mq求需要燃燒煤氣的質量；
（4）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產生能源總量多，并且供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環境帶來污染．

解答 解：（1）熱水器水箱送滿水時，水的體積：V=200L=0.2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（45℃-20℃）=2.1×10⁷J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{40%}$=5.25×10⁷J；
由Q_放=Vq得需要燃燒煤氣的最小質量：
V_煤氣=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.25×1{0}^{7}J}{1.8×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$≈2.92m³；
（4）使用太陽能熱水器不需要燃燒燃料，優點：節約能源、無污染．
答：（1）水的質量為200kg；
（2）水吸收的熱量為2.1×10⁷J；
（3）需要燃燒1.25kg的煤氣；
（4）節約能源、無污染．

點評 本題考查了學生對密度公式、吸熱公式、燃料熱值的理解與掌握以及對太陽能優缺點的認識，在做題過程中一定要時刻注意回扣教材、結合生活實際．