Question

13．人類正積極開發(fā)和利用太陽能，如太陽能熱水器、太陽能電池等，江濤想知道家中太陽能熱水器吸收太陽能的本領(lǐng)，做了如下探究：天氣晴朗時，江濤測得太陽能熱水器1h內(nèi)使質(zhì)量為50kg的水從20℃升高到30℃，問：
（1）1h內(nèi)水吸收了多少熱量？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）若用加熱的方式使同質(zhì)量的水升高相同的溫度，則至少需要燃燒多少m³的液化氣？（假設(shè)液化氣燃燒放出的熱量的70%被水吸收，液化氣的熱值是5.0×10⁷J/m³）
（3）請你分別說說使用太陽能的一個優(yōu)點和一個不足之處．

Answer 1

分析 （1）已知水的比熱容、質(zhì)量、初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計算水吸收的熱量；
（2）已知熱效率和水吸收的熱量，根據(jù)熱效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出液化氣燃燒放出的熱量；利用熱值公式Q_放=qV可以求出需要液化氣的體積；
（3）從環(huán)保、能量來源、制作成本、效率等方面分析太陽能的優(yōu)缺點．

解答 解：
（1）由題知，太陽能熱水器1h內(nèi)使質(zhì)量為50kg的水從20℃升高到30℃，
則1h內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³ J/（kg•℃）×50kg×（30℃-20℃）=2.1×10⁶J；
（2）根據(jù)熱效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得，液化氣燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{70%}$=3×10⁶ J；
由Q_放=qV可得，需要燃燒液化氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3×1{0}^{6}J}{5.0×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.06m³；
（3）太陽能的優(yōu)點：清潔無污染，太陽能取之不盡，用之不竭；缺點：獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件的限制等．
答：（1）1h內(nèi)水吸收了2.1×10⁶J的熱量；
（2）若用加熱的方式使同質(zhì)量的水升高相同的溫度，則至少需要燃燒0.06m³的液化氣；
（3）使用太陽能的優(yōu)點是清潔無污染，不足之處是獲取太陽能受四季、晝夜、陰晴條件的限制．

點評 本題考查了吸熱公式、熱效率公式和熱值公式的應(yīng)用，以及對太陽能優(yōu)缺點的認識，難度適中．