Question

小星家的太陽能熱水器，水箱容積是200L．小星進(jìn)行了一次觀察活動：某天早上，他用溫度計測得自來水的溫度為20℃，然后給熱水器空水箱送滿水，中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為60℃．請你求解下列問題：
（1）水箱中水的質(zhì)量；   
（2）水吸收的熱量；
（3）如果水吸收的這些熱量，由燃燒煤氣來提供，而煤氣灶的效率為40%，求至少需要燃燒多少煤氣（煤氣的熱值為q=4.2×10⁷J/kg）．

Answer 1

分析：（1）水箱裝滿水時水的體積和水箱的容積相等，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量；
（2）知道水的質(zhì)量和水的初溫、末溫以及水的比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）知道煤氣灶的效率，利用效率公式求出煤氣完全燃燒放出的熱量，再利用Q=mq求出需要煤氣的質(zhì)量．

解答：解：（1）水的體積：
V=200L=200dm³=0.2m³，
∵ρ=

m

V

，
∴水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg?℃）×200kg×（60℃-20℃）
=3.36×10⁷J；
（2）由題知，煤氣完全燃燒釋放熱量：
Q_放=

Q吸

40%

=

3.36×107J

40%

=8.4×10⁷J，
∵Q_放=mq，
∴需要煤氣的質(zhì)量：
m=

Q放

q

=

8.4×107J

4.2×107J/kg

=2kg．
答：（1）水箱中水的質(zhì)量為200kg；
（2）水吸收的熱量為3.36×10⁷J；
（3）至少需要燃燒2kg的煤氣．

點(diǎn)評：本題考查了密度公式和吸熱公式、效率公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式的應(yīng)用，重點(diǎn)考查了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力及應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，體現(xiàn)了物理與生活相聯(lián)系的思想．