Question

【題目】太陽能是一種廉價的清潔能源，開發和利用的前景十分廣闊．從有關資料獲悉，在晴天，陽光垂直地面照射時地球表面接受到的熱輻射為1.2×103J/（m2s）．有一臺太陽能熱水器，水箱容積為50L，可將接收到的熱輻射的40%用來提高水溫．若該熱水器接受陽光垂直照射的有效面積始終是2.1m2，求：

（1）1h后裝滿水的水箱中的冷水溫度能升高多少℃？

（2）若用煤氣來提供這些熱量，需要完全燃燒多少g的煤氣？（不計熱量損失，q煤氣=4.2×107J/kg）

Answer 1

【答案】（1）1h后裝滿水的水箱中的冷水溫度能升高17.28℃；

（2）若用煤氣來提供這些熱量，需要完全燃燒86.4g的煤氣．

【解析】

試題分析：（1）先算出太陽能熱水器1h接收的太陽輻射能，根據“可將接收到的熱輻射的40%用來提高水溫”求出水吸收的熱量；知道水的體積，利用密度公式的變形公式mρ=V求水的質量，再根據吸熱公式求出水溫升高多少℃；

（2）由題知，Q放=Q吸，而Q放=mq，據此求出需要完全燃燒煤氣的質量．

解：

（1）太陽能熱水器1h接收的太陽輻射能為：

Q=1.2×103J/（m2s）×2.1m2×3600s=9.072×106J，

水吸收的熱量為：

Q吸=Qη

=9.072×106J×40%

=3.6288×106J；

水箱內水的質量：

m=ρV=1×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg，

∵Q吸=cm△t，

∴水箱中50kg水的溫度能升高的溫度：

△t===17.28℃

（2）由題知，Q放=Q吸=3.6288×106J，

∵Q放=mq，

∴需要完全燃燒煤氣的質量：

m===0.0864kg=86.4g．

答：（1）1h后裝滿水的水箱中的冷水溫度能升高17.28℃；

（2）若用煤氣來提供這些熱量，需要完全燃燒86.4g的煤氣．