Question

17．图中是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射-段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃）．试求：
（1）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×l0⁷J/m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）请列举一条有关太阳能热水器的优点．

Answer 1

分析 （1）已知水的质量和比热容以及水的初温、末温，利用吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
又热水器接收到太阳辐射的热量，利用效率公式求该热水器的效率；
（2）根据题意可知，Q_放=Q_吸，根据Q_放=mq求出需要完全燃烧天然气的体积．
（3）太阳能的优点很多，作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：
第一：它是人类可以利用的最丰富的能源．取之不尽，用之不竭．
第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值．
第三：太阳能是一种洁净的能源．在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡．绝对不会造成污染和公害．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（50℃-10℃）
=8.4×10⁶J．
由于热水器接收到太阳辐射的热量Q=2.8×10⁷J，
热水器的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%=30%；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，则Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q_放=mq得需要完全燃烧天然气的体积：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.1m³．
（3）使用太阳能热水器可以节能，并且安全、无污染．
答：（1）该热水器的效率是30%．
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.1m³的天然气．
（3）使用太阳能热水器可以节能，并且安全、无污染．

点评 本题考查吸热公式Q_吸=cm△t和燃料完全燃烧放热公式Q_放=mq的掌握和运用，这是一道综合性较强的应用题，在做题过程中一定要时刻注意回扣教材、结合生活实际．