Question

8．安全、清潔、方便的太陽能越來越受到人們的重視和廣泛利用．如圖所示，一太陽能熱水器內裝有質量為250kg，溫度為20℃的水，陽光照射一段時間后，水溫升高到80℃．
（1）水吸收的太陽能是多少？
（2）這些能量相當于完全燃燒多少千克干木柴放出的熱量？[q_干木柴=1.2×10⁷J/kg]
（3）如果把太陽能改為鍋爐，實際完全燃燒干木柴21kg，求鍋爐的效率．

Answer 1

分析 （1）知道水的質量和初溫、末溫以及比熱容，根據Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量即為水吸收的太陽能；
（2）由題意可知干木柴完全燃燒釋放的熱量，根據Q_放=mq求出需要干木柴的質量；
（3）根據Q_放=mq求出21kg干木柴完全燃燒釋放的熱量，根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出鍋爐的效率．

解答 解：
（1）水吸收的太陽能：
Q_吸=cm₁（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×250kg×（80℃-20℃）
=6.3×10⁷J；
（2）由題意可知，干木柴完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=Q_吸=6.3×10⁷J，
由Q_放=mq可得，需要干木柴的質量：
m₂=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=5.25kg；
（3）21kg干木柴完全燃燒釋放的熱量：
Q_放′=m₃q=21kg×1.2×10⁷J/kg=2.52×10⁸J，
鍋爐的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}′}$×100%=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{2.52×1{0}^{8}J}$×100%=25%．
答：（1）水吸收的太陽能是6.3×10⁷J；
（2）這些能量相當于完全燃燒5.25kg干木柴放出的熱量；
（3）鍋爐的效率為25%．

點評 本題考查了吸熱公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式的應用，要注意水吸收的太陽能即為水吸收的熱量．