Question

某物理興趣小組為了探究地球表面水吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一臉盆裝6kg的水，水的表面積為0.1m²，經過太陽光垂直照射15min，水溫升高了5℃．問：
（1）實驗時6kg的水15min內吸收了多少熱能？
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量是多少？
（3）若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒多少m³的液化氣？
（假設液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，液化氣的熱值是5.0×10⁷J/m³）

Answer 1

分析：（1）知道水的質量、水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）在（1）中求出的是15min內在0.1m²表面積上水吸收的熱量，據此可求出平均每分鐘1m²水面吸收的熱量；
（3）由題知，液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，知道液化氣的熱值，利用Q_吸=Q_放=vq求需要的液化氣的體積．

解答：解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×6kg×5℃=1.26×10⁵J；
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量：
Q=

Q吸

ts

=

1.26×105J

15min×0.1m2

=8.4×10⁴J/（min?m²）；
（3）由題知，Q_放=vq=Q_吸=1.26×10⁵J，
需要液化氣的體積：
v=

Q放

q

=

1.26×105J

5.0×107J/m3

=2.52×10^-3m³．
答：（1）實驗時6kg的水15min內吸收了1.26×10⁵J的熱量；
（2）平均每分鐘1m²水面吸收的熱量是8.4×10⁴J；
（3）至少需要燃燒2.52×10^-3m³的液化氣．

點評：本題考查了學生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq的掌握和運用，計算時注意氣體燃料熱值的單位是J/m³，不是J/kg．