Question

10．太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的設(shè)備之一，熱水器每小時平均接收4.2×10⁶J的太陽能，在5小時的有效照射時間內(nèi)，將熱水器中質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水溫度升高到40℃．求：
 （1）熱水器5h內(nèi)接收到多少焦的太陽能？
（2）熱水器中的水增加的內(nèi)能是多少？[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）計算此熱水器的效率η；
（4）若用另一臺燃?xì)鉄崴�器提供相同的熱水，不考慮熱量的損失，則需要完全燃燒多少天然氣？（天然氣的熱值q=4.2×10⁷J/kg，假設(shè)天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）
（5）太陽能熱水器與燃?xì)鉄崴�器相比有哪些�?yōu)點（請至少寫出兩個）？

Answer 1

分析 （1）知道太陽能熱水器每小時平均接收的太陽能和有效照射時間，即可求出熱水器5h接收到的太陽能；
（2）知道水的比熱容、水的質(zhì)量和升高的溫度，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量即為水增加的內(nèi)能；
（3）知道水吸收的熱量和接收的太陽能，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出此熱水器的效率；
（4）不考慮熱量的損失，根據(jù)Q_放=Q_吸求出天然氣完全燃燒放出的熱量，根據(jù)m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$求出需要完全燃燒的天然氣；
（5）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環(huán)境帶來污染；
但把水加熱到預(yù)定溫度需要較長的時間，并受天氣影響的制約；在室外安裝，受外部條件影響大．

解答 解：（1）熱水器5h內(nèi)接收的太陽能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J．
（2）熱水器中的水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）
=8.4×10⁶J．
物體吸收了多少熱量，內(nèi)能就增加多少，
即：△E=Q_吸=8.4×10⁶J．
（3）熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}$×100%=40%．
（4）不考慮熱量的損失，天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收；
即：Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q=mq得，需要完全燃燒的天然氣質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J/kg}$=0.2kg．
（5）太陽能的優(yōu)點例如：取之不盡，用之不竭；節(jié)能環(huán)保；清潔無污染等．
答：（1）熱水器5h內(nèi)接收到2.1×10⁷J的太陽能；
（2）熱水器中的水增加的內(nèi)能是8.4×10⁶J；
（3）此熱水器的效率是40%；
（4）需要完全燃燒0.2kg的天然氣；
（5）太陽能熱水器與燃?xì)鉄崴�器相比，�?yōu)點：取之不盡，用之不竭；節(jié)能環(huán)保；清潔無污染等．

點評 本題考查了吸熱公式、效率公式及燃料完全燃燒釋放熱量公式的應(yīng)用，重點考查了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力及應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力，體現(xiàn)了物理與生活相聯(lián)系的思想．