Question

11．安全、清潔、方便的太陽能越來越受到人們的重視和廣泛利用．如圖所示，一太陽能熱水器內裝有體積為40L，溫度為20℃的水，在陽光照射一段時間后，水溫升高到70℃．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]求：
（1）水吸收的太陽能是多少？（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）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）

Answer 1

分析 （1）先根據密度公式先求出水的質量，再根據吸熱公式Q_吸=c_水m_水（t-t₀）求出水吸收的熱量（太陽能）；
（2）由題意知，天然氣完全燃燒放出的熱量Q_放=Q_吸，然后根據Q_放=Vq求出需要完全燃燒天然氣的體積．

解答 解：（1）水的體積V_水=40L=40dm³=0.04m³，
由密度公式水的質量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg，
水吸收的熱量（太陽能）：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）
=8.4×10⁶J；
（2）由題意知，天然氣完全燃燒放出的熱量Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q_放=Vq得，需要完全燃燒天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.1m³．
答：（1）水吸收的太陽能是8.4×10⁶J；
（2）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．

點評 本題以太陽能熱水器使用為背景，考查了密度公式、吸熱公式及燃料燃燒放熱公式的應用，通過做題使學生了解太陽能的優點，引導學生積極開發新能源，有意義！