Question

14．太陽能是人類最基本的能源，當(dāng)太陽光照射地面時，1m²地面上在1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0×10³J．小明同學(xué)家最近想買一臺太陽能熱水器，在參考了以上資料后，他又在網(wǎng)上下載了該型號太陽能熱水器的圖版宣傳廣告和關(guān)于水的一些知識說明，如圖所示．

（1）小明家每天用完貯水器一箱熱水（1L=10^-3m³），當(dāng)太陽光照射地面時，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃，需要多長時間？
（2）對比用效率為30%的煙煤爐燒同樣多的熱水，小明家每天可節(jié)約多少煙煤．
（煤煙的熱值為3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量，再根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)題意求出需要的時間；
（2）根據(jù)題意求出煙煤完全燃燒放出的熱量，再根據(jù)Q_放=mq求出節(jié)約煙煤的質(zhì)量．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-25℃）=8.4×10⁶J；
由題知，Q_吸=1.0×10³J/（m²•s）×1.5m²×t×40%=8.4×10⁶J；
解得t=1.4×10⁴s；
（2）Q_吸=30%Q_放
煙煤完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{30%}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{30%}$=2.8×10⁷J，
由Q_放=m_煤q可得，
節(jié)約煙煤的質(zhì)量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.8×1{0}^{7}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$≈0.93kg．
答：（1）需要的時間為1.4×10⁴s；
（2）小明家每天可節(jié)約0.93kg煙煤．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對熱量計(jì)算公式和熱值計(jì)算公式的理解和掌握，結(jié)合生活實(shí)際，體現(xiàn)物理來源于生活的新理念．