Question

近幾年來我市冬季蔬菜價格逐年攀升，但種植蔬菜的大棚數量卻逐年減少，小剛調查發現，煤炭價格上漲是導致蔬菜成本上升的重要原因．為此小剛想，能否利用所學的知識對大棚進行節能改造，評估利用太陽能和電能為大棚提供能源的可行性．查詢資料可知，本地區冬季太陽能集熱管每平方米面積上每天可接收的太陽能是1.68×10⁷J，煤的熱值為3×10⁷J/kg．請你幫助他完成下列計算，為小剛的評估提供依據．
（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水從20℃升高到70℃？
（2）用集熱管每平方米接收的太陽能替代煤，可節約煤多少千克？（煤完全燃燒）
（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要多長時間？（不計熱散失）
（4）請寫出一條太陽能的優點或缺點．

Answer 1

（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使72千克的水從20℃升高到70℃；（2）用集熱管每平方米接收的太陽能替代煤，可節約煤0.56千克；（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要84min時間．（4）優點：清潔、無污染、取之不盡等；缺點：受天氣影響，不穩定等

試題分析：（1）水吸收的熱量：Q_吸=ηQ=90%×1.68×10⁷J=1.512×10⁷J，水的質量：=72kg．
（2）因為煤完全燃燒，利用Q=mq即可求得節約煤的質量：
（3）不計熱損失，W=Q_吸，知道加熱功率P=3kW=3000W，電熱器要工作時間：
（4）太陽能無污染屬清潔能源，但受太陽光的限制．故太陽能其優點是：清潔、無污染、取之不盡等．缺點：受天氣影響，不穩定等．故答案為：如果這些能量的90%被水吸收，可使72千克的水從20℃升高到70℃；（2）用集熱管每平方米接收的太陽能替代煤，可節約煤0.56千克；（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要84min時間．（4）優點：清潔、無污染、取之不盡等；缺點：受天氣影響，不穩定等