Question

太陽能熱水器是把太陽能轉化為內能的設備，一太陽能熱水器接收2.1×10⁷J的太陽能，可將熱水器中體積為100L、初溫為20℃的水溫度升高到40℃．求：[水的比熱容C=4.2×10³J/（kg?℃）]
（1）熱水器中的100L水的質量是多少；
（2）熱水器中的水吸收的熱量Q；
（3）熱水器的效率η；
（4）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少千克煤氣？（煤氣的熱值q=4.2×10⁷J/kg，假設煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）

Answer 1

分析：（1）知道水的密度和體積，根據密度公式求出水的質量；
（2）知道水的質量和比熱容以及初溫、末溫，根據Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）已知太陽能熱水器接收的太陽能和水吸收的熱量，利用η=

Q

E

×100%求出熱水器的效率；
（4）煤氣放出的熱量等于水吸收的熱量，根據Q_放=mq求出完全燃燒煤氣的質量．

解答：解：（1）根據ρ=

m

V

可得，水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg；
（2）熱水器中的水吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（3）熱水器接收到的太陽能：
E=2.1×10⁷J，
則熱水器的效率：
η=

Q

E

×100%=

8.4×106J

2.1×107J

×100%=40%；
（4）煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收，即Q_放=Q=8.4×10⁶J，
∵Q=mq
∴完全燃燒煤氣的質量：
m′=

Q放

q

=

8.4×106J

4.2×107J/kg

=0.2kg．
答：（1）熱水器中的100L水的質量是100kg；
（2）熱水器中的水吸收的熱量為8.4×10⁶J；
（3）熱水器的效率為40%；
（4）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒0.2kg的煤氣．

點評：本題主要考查的是學生對密度公式、熱量計算公式、熱值計算公式、效率計算公式的理解和掌握，要注意從題干中獲取有用的信息．