Question

7．某太陽能熱水器，向其中注入50kg的水，陽光照射-段時間后，水溫從10℃升高到50℃．水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）．
試求：
（1）這段時間該熱水器中的水吸收的熱量是多少？
（2）如果這段時間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是2.8×10⁷J，則這段時間該熱水器的效率是多少？
（3）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×l0⁷J/m³，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（4）你認為可能是什么因素影響了太陽能熱水器的效率？

Answer 1

分析 （1）已知水的質量、水的初溫和末溫以及比熱容，根據Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）知道該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量，根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出這段時間該熱水器的效率；
（3）根據題意可知天然氣完全燃燒釋放的熱量，根據Q_放=mq求出需要天然氣的體積；
（4）從水箱的保溫效果、吸熱管的接收面積和材料性能等方向進行解答．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（50℃-10℃）
=8.4×10⁶J；
（2）這段時間該熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$=30%；
（3）由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q_放=Vq可得，需要天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.1m³；
（4）影響太陽能熱水器效率的因素有：水箱的保溫效果差，吸熱管的接收面的大小，吸熱管材料性能的優差等．
答：（1）這段時間該熱水器中的水吸收的熱量是8.4×10⁶J；
（2）這段時間該熱水器的效率是30%；
（3）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.1m³的天然氣；
（4）影響太陽能熱水器效率的因素有：水箱的保溫效果差；吸熱管的接受面的大小；吸熱管材料性能的優差等．

點評 本題考查了學生對吸熱公式和效率公式的運用，要學會審題，從復雜的題干中搜集有用信息，計算時注意溫度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末溫）的區別．