Question

13．太陽(yáng)能熱水器是直接用太陽(yáng)能給水加熱的裝置，下面是小明家的太陽(yáng)能熱水器某天在陽(yáng)光照射下的相關(guān)信息

太陽(yáng)照射時(shí)間/h	裝水量/kg	吸熱板面積/m3	水升高的溫度/℃	水的比熱容/J•（kg•℃）-1	太陽(yáng)輻射功率/J•（m3h）-1
10	100	2.5	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽(yáng)能輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能．求：
（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量．
（2）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．
（3）與煤燃燒相比，太陽(yáng)能熱水器有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（各寫出一條）

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；
（2）由太陽(yáng)輻射功率知道1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽(yáng)能，據(jù)此求出10h吸收的太陽(yáng)能（總能量），再利用效率公式求太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．
（3）太陽(yáng)的優(yōu)點(diǎn)很多，如太陽(yáng)能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大特點(diǎn)：
第一：它是人類可以利用的最豐富的能源．取之不盡，用之不竭．
第二：地球上，無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值．
第三：太陽(yáng)能是一種潔凈的能源．在開(kāi)發(fā)利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡．絕對(duì)不會(huì)造成污染和公害．
但雨天或陰天時(shí)無(wú)法使用．

解答 解：（1）水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×50℃=2.1×10⁷J；
（2）10h太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能（總能量）：
Q_總=1.68×10⁶J/（m²•h）×2.5m²×10h=4.2×10⁷J，
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=50%．
（3）由題可知，使用太陽(yáng)能可以節(jié)能，安全且無(wú)污染，但雨天或陰天時(shí)無(wú)法使用．
優(yōu)點(diǎn)：使用太陽(yáng)能可以節(jié)約電能等，且無(wú)污染；
缺點(diǎn)：但受天氣情況制約．
答：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×10⁷J；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒0.25m³的天然氣；
（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%．
（3）環(huán)保無(wú)污染；受天氣氣候的影響．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，本題關(guān)鍵：一是能從題目提供的表格中得到相關(guān)信息，二是注意熱值單位：固體、液體燃料（J/kg）和氣體燃料J/m³的區(qū)別．