Question

【題目】下面是小明在題為《能源的利用》的研究性學習中收集到的有關太陽能的資料：

太陽能是人類最基本的能源，這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長．當太陽光照射地面時，1m2地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J，太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經逐漸地出現在我們的生活中…恰好，小明同學家最近買一臺太陽能熱水器，在參考了以上資料后，他又在網上下載了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告：

容積（V）	100L
集熱管的采光面積（S）	1.5m2
效率（η）	40%
使用年限（t）	15年

（1）小明家每天大約需要100kg熱水，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要多長時間？

（2）如果用熱值約為3×107J/kg的煤燃燒對上述水加熱到45℃，煤的利用率約為40%，需要完全燃燒多少千克的煤？

（3）請簡要說出一條太陽能熱水器的優點．

Answer 1

【答案】（1）用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要1.4×104s；

（2）需要燃燒0.7kg的煤氣；

（3）優點：節約能源無污染．

【解析】

試題分析：（1）利用吸熱公式求出吸收的熱量，再根據效率公式求出放出的熱量，結合采光面積和輻熱功率求出時間；

（2）利用效率公式和燃料放熱公式求出燃燒的煤的質量；

（3）從環保角度說明其優點．

解：（1）水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×100kg×（45℃﹣25℃）=8.4×106J；

由于1m2地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J，效率為40%，

則需要的時間t==≈1.4×104s；

（2）已知Q吸=ηQ放；由Q=mq得：

需要燃燒煤的質量：

m′===0.7kg；

（3）優點：節約能源、無污染．

答：（1）用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要1.4×104s；

（2）需要燃燒0.7kg的煤氣；

（3）優點：節約能源無污染．