Question

某物理興趣小組為了探究地球表面水吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一水盆裝600ml的水，水的表面積為0.01m³，經過太陽光垂直照射15min，水溫升高5℃．
問：（1）實驗時600ml水在15min內吸收了多少熱量？
（2）若用液化氣加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒多少的液化氣？（假設液化氣燃燒放出的熱量有60%被水吸收，液化氣的熱值是5.0×10⁷J/m³）．

Answer 1

分析：（1）知道水的體積，根據ρ=

m

V

求出水的質量，又知道水的比熱容和溫度的變化，根據Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；
（2）根據Q_吸=Q_放×60%求出液化氣完全燃燒釋放的熱量，利用Q_放=Vq求出所需液化氣的體積．

解答：解：（1）根據ρ=

m

V

可得，水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×600×10^-6m³=0.6kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×0.6kg×5℃
=1.26×10⁴J；
（2）由題意可知，Q_吸=Q_放×60%，
則液化氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=

Q吸

60%

=

1.26×104J

60%

=2.1×10⁴J，
∵Q_放=Vq，
∴所需液化氣的體積：
V=

Q放

q

=

2.1×104J

5×107J/m3

=4.2×10^-3m³．
答：（1）實驗時600ml水在15min內吸收了1.26×10⁴J的熱量；
（2）若用液化氣加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒4.2×10^-3m³的液化氣．

點評：本題考查了學生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=Vq和效率公式的掌握和運用，計算時注意氣體燃料熱值的單位是J/m³，不是J/kg．