Question

（1）將質(zhì)量為100kg的初溫為20℃的水加熱到60℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）]．
（2）某品牌太陽(yáng)能熱水器集熱器面積為S=2m²，熱效率為η=40%（即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽(yáng)能的40%轉(zhuǎn)化為水的熱能），該地點(diǎn)太陽(yáng)能輻射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒鐘太陽(yáng)輻射能為1.4×10³J）．在第（1）小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時(shí)？

Answer 1

分析：（1）知道水的質(zhì)量、初溫、末溫和比熱，根據(jù)公式Q_吸=cm（t-t₀）可以求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)題意可求每秒水吸收的熱量，又知道水吸收的熱量，求需要的加熱時(shí)間．

解答：已知：水的質(zhì)量m=100kg，初溫t₀=20℃，末溫t=60℃，比熱容c=4.2×10³J/（kg?℃），熱效率為η=40%，熱水器集熱器面積為S=2m²，太陽(yáng)能輻射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²
求：（1）水吸收的熱量Q吸=？；（2）水吸收的熱量由該熱水器提供時(shí)需要加熱的時(shí)間t=？
解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J；
（2）熱水器每秒吸收的熱量：
Q_吸′=PSt×40%=1.4×10³W/m²×2m²×1s×40%=1.12×10³J，
∴加熱時(shí)間：
t=

1.68×107J

1.12×103J/s

=15000s≈4.2h．
答：（1）這些水需要吸收的熱量是1.68×10⁷J；
（2）水吸收的熱量由該熱水器提供，需要加熱4.2小時(shí)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)熱量的計(jì)算和能量的利用率的運(yùn)用，要學(xué)會(huì)審題，從復(fù)雜的題干中搜集有用信息．本題知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，屬于難題．