Question

以前我校食堂使用鍋爐燃燒優(yōu)質(zhì)煤為學(xué)生宿舍提供熱水，成本高、污染重．今年暑假，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對這種供水方式進行了改進，籌集資金購買了100臺太陽能熱水器，將它們安裝在陽光充足的宿舍樓樓頂上．其銘牌上的部分參數(shù)如圖所示．
（1）熱水器上滿水后，水的質(zhì)量為多少？
（2）資料顯示泰州地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時接收的太陽能約為2.1×10⁶J．若這些熱水器上滿水，每天日照時間按8h計算，則每臺熱水器一天中接收的太陽能（E）約為多少？水吸收的熱量為多少？所吸收的熱量可使水溫升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（3）若這100臺熱水器一天中接收的太陽能，由燃燒優(yōu)質(zhì)煤（熱值q=3.4×10⁷J/kg）來獲得，則至少需要完全燃燒多少千克優(yōu)質(zhì)煤？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

已知：ρ=1.0×10³kg/m³，V=80L=0.08m³，η=60%，c_水=4.2×10³J/（kg?℃），q=3.4×10⁷J/kg
求：（1）熱水器上滿水后水的質(zhì)量m_水；
（2）每臺熱水器一天中接收的太陽能E，水吸收的熱量Q_吸，所吸收的熱量可使水溫的變化量△t；
（3）100臺熱水器一天中接收的太陽能，至少相等于完全燃燒優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量m．
解：（1）根據(jù)ρ=可得，熱水器上滿水后水的質(zhì)量：
m_水=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg；
（2）一天中接收的太陽能：
E=2.1×10⁶J/（m²?h）×1m²×8h=1.68×10⁷J，
水吸收的熱量：
Q_吸=ηE=60%×1.68×10⁷J=1.008×10⁷J，
根據(jù)Q=cm△t可得，水溫的變化量：
△t===30℃；
（3）由題知，E_總=100E=1.68×10⁹J，
根據(jù)Q=mq可得，需要完全燃燒煤的質(zhì)量：
m==≈49.4kg．
答：（1）熱水器上滿水后，水的質(zhì)量為80kg；
（2）每臺熱水器一天中接收的太陽能約為1.68×10⁷J，水吸收的熱量為1.008×10⁷J，所吸收的熱量可使水溫升高30℃；
（3）100臺熱水器一天中接收的太陽能，至少相等于完全燃燒49.4kg優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量．
分析：（1）由表可知熱水器上滿水后水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量；
（2）首先計算1.5m²每小時接收的太陽能，然后乘以每天日照時間按8h，就可計算出一天中接收的太陽能；一天中接收的太陽能乘以效率就是被水吸收的熱量，最后根據(jù)熱量的變形公式，計算升高的溫度．
（3）根據(jù)題意求出這100臺熱水器一天中接收的太陽能，再根據(jù)Q=mq求出燃燒煤的質(zhì)量．
點評：本題考查了太陽能熱水器的利用率、密度公式、吸熱公式計算、燃料燃燒放熱計算，知識點多、綜合性強，要求靈活運用公式求解，屬于難題．