Question

18．有一種太陽(yáng)能熱水器，銘牌上的部分參數(shù)如下表所示．并裝滿水將它安裝在陽(yáng)光充足的水平臺(tái)面上

型     號(hào)	JL-88
水容量/L	80
自身質(zhì)量/kg	40

（1）若它的底部支架與水平臺(tái)面的接觸面積為0.2m²，求它對(duì)臺(tái)面的壓力和壓強(qiáng)．（取g=10N/kg ）
（2）鹽城地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽(yáng)能約為2.8×10⁶ J．若該熱水器接收太陽(yáng)能的有效面積為1.5m²，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，則它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為多少？若這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？
（3）若該熱水器一天中接收的太陽(yáng)能，由燃燒煤氣（熱值q=4.2x10⁷J/kg ）獲得，則需要完全燃燒多少千克煤氣？
（4）請(qǐng)你：①?gòu)哪茉春涂沙掷m(xù)發(fā)展的角度，說(shuō)出提倡開發(fā)利用太陽(yáng)能的兩點(diǎn)主要理由；②說(shuō)出當(dāng)前在利用太陽(yáng)能方面所面臨的某一主要困難．（可從自然因素或技術(shù)因素等方面思考）

Answer 1

分析 （1）首先根據(jù)表中水的容量和容器質(zhì)量來(lái)計(jì)算出水的重力和容器重力，水重力與容器重力之和就是對(duì)臺(tái)面的壓力，然后除以接觸面積，就可計(jì)算對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)．
（2）首先計(jì)算1.5m²每小時(shí)接收的太陽(yáng)能，然后乘以每天日照時(shí)間按8h，就可計(jì)算出一天中接收的太陽(yáng)能；一天中接收的太陽(yáng)能乘以效率就是被水吸收的熱量，最后根據(jù)熱量的變形公式，計(jì)算升高的溫度．
（3）根據(jù)Q_放=mq的變形公式來(lái)計(jì)算燃燒煤氣的質(zhì)量．
（4）根據(jù)自己所知道的關(guān)于太陽(yáng)能的利用方面知識(shí)來(lái)回答問(wèn)題．

解答 解：
（1）根據(jù)G=mg和$ρ=\frac{m}{V}$可得水的重力：
G_水=m_水g=ρ_水V_水g=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³×10N/kg=800N；
對(duì)臺(tái)面的壓力：
F=G_器+G_水=800N+40kg×10N/kg=1200N；
對(duì)臺(tái)面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.2{m}^{2}}$=6×10³Pa；
（2）熱水器接收到的太陽(yáng)能：E=2.8×10⁶×1.5×8J=3.36×10⁷J；
根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$可得，水吸收的熱量：
Q_吸=ηE=60%×3.36×10⁷J=2.016×10⁷J；
由Q_吸=cm（t-t₀）（或“Q_吸=cm△t”）得升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{2.016×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×80kg}$=60℃；
（3）根據(jù)Q_放=mq可得，需要煤氣的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{E}{q}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J}$=0.8kg；
（4）①利用太陽(yáng)能可節(jié)約化石類能源，減少環(huán)境污染；②受天氣影響；轉(zhuǎn)換效率低，提供的功率�。�
答：（1）它對(duì)臺(tái)面的壓力為1200N，壓強(qiáng)為6×10³Pa．
（2）一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為3.36×10⁷J；這些太陽(yáng)能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高60℃．
（3）需要完全燃燒0.8kg煤氣．
（4）①利用太陽(yáng)能可節(jié)約化石類能源，減少環(huán)境污染；②受天氣影響，而且轉(zhuǎn)換效率低，提供的功率�。�

點(diǎn)評(píng) 這是一道綜合性很強(qiáng)的題目，要求知識(shí)的系統(tǒng)性要很強(qiáng)才能完成題目的解答．對(duì)于大型計(jì)算題要注意兩點(diǎn)：（1）公式及變形公式的正確運(yùn)用；（2）知識(shí)與知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系．