Question

太陽能熱水器廣受人們青睞．若泰州地區晴天地面附近能夠接受到的太陽能量平均為1.0×10³J/（m²?s），即在1s時間內每平方米面積上接受到的太陽能是1.0×10³J．
（1）某品牌太陽能熱水器可將接受到的太陽能的40%用來給水加熱，其集熱管接受陽光的總有效面積為2m²，若貯水箱中貯有100kg、20℃的水，那么在陽光下照射6h，貯水箱中水的溫度可升高到多少℃？
（2）若上述貯水箱中水吸收的熱量由燃燒無煙煤來提供，至少需要完全燃燒多少kg的無煙煤？（無煙煤的熱值為3.4×10⁷J/kg）
（3）請從環境保護的角度談談推廣使用太陽能的意義．

Answer 1

分析：（1）太陽能熱水器釋放的熱能E40%=Q_吸，要計算水升高到多少，必須先計算水可升高多少溫度，熱量的計算公式為Q=cm△t，單位為：J．
（2）Q_放=Q_水吸，燃燒無煙煤放出的熱量就等于水吸收的熱量．
（3）太陽能的特點：太陽能十分巨大，產生能源總量多，并且供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環境帶來污染．

解答：解：（1）熱水器上接收到的太陽能E=6×3600s×2m²×1.0×10³J/（m²?s）=4.32×10⁷J，
水箱中水吸收的熱量Q=40%E=1.728×10⁷J，
水箱中水升高的溫度△t=

Q

cm

=

2.1×107J

4.2×103J/(kg?°c)×100kg

≈41℃，
水箱中水的末溫t=20℃+△t=20℃+41℃=61℃．
答：貯水箱中水的溫度可升高到61℃．
（2）Q_放=Q_水吸，所以mq=1.728×10⁷J，
則m=

1.728×107J

3.4×107J/kg

=0.51kg，
答：至少需要完全燃燒0.51kg的無煙煤．
（3）因為太陽能安全、清潔、開發利用太陽能不會給環境帶來污染，
答：開發太陽能的意義是清潔無污染．

點評：本題不光考查了對熱量的計算，還考查了對太陽能優點的認識．