解题思路:(1)由表中数据知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量(有用能量);
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,即Q放=Q吸,再利用Q放=vq求需要完全燃烧多少天然气;
(3)由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能,据此求出10h吸收的太阳能(总能量),再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率.
已知:水的质量m=100kg,水升高的温度△t=50℃,水的比热c=4.2×103J/(kg•℃),太阳辐射功率P=1.68×106J/(m2•h),时间t=10h,天然气的热值为q=8.4×l07J/m3,吸热板面积为S=2.5m2.
求:(1)水在10h内吸收的热量Q吸=?;(2)完全燃烧天然气的体积V=?;(3)吸热板共吸收太阳能Q总=?;太阳能热水器的能量转化效率η=?
(1)水吸收的热量(有用能量):
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×50℃=2.1×107J;
(2)由题知,Q放=vq=Q吸=2.1×107J,
需要天然气的体积:
v=
Q放
q=
2.1×107J
8.4×107J/kg=0.25m3;
(3)10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):
Q总=1.68×106J/(m2•h)×2.5m2×10h=4.2×107J,
η=
Q吸
Q总×100%=
2.1×107J
4.2×107J×100%=50%.
答:(1)水在10h内吸收的热量为2.1×107J;
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧0.25m3的天然气;
(3)吸热板共吸收太阳能4.2×107J;该太阳能热水器的能量转化效率为50%.
点评:
本题考点: 热量的计算;能量利用效率;燃料的热值.
考点点评: 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用,本题关键:一是能从题目提供的表格中得到相关信息,二是注意热值单位:固体、液体燃料(J/kg)和气体燃料J/m3的区别.