Question

13．小莫家太陽(yáng)能熱水器內(nèi)裝有100kg初溫為25℃的水，經(jīng)過(guò)一天的太陽(yáng)照射，水溫升高到 75℃．（水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）、天然氣的熱值為2.1×10⁷J/m³）求：
（1）水吸收的熱量為多少J？
（2）這些熱量相當(dāng)于完全燃燒多少m³ 天然氣所放出的熱量？
（3）若要產(chǎn)生同樣多的熱量，用“220V 2000W”的電熱水器正常工作需要多少min的時(shí)間？
（4）若電熱水器的效率只有80%，實(shí)際需要多少min？

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量和初溫、末溫、比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)題意可知天然氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q_放=Vq求出所需天然氣的體積；
（3）根據(jù)題意可知電熱水器產(chǎn)生的熱量，根據(jù)Q=W=Pt求出電熱水器正常工作的時(shí)間；
（4）若電熱水器的效率只有80%，即Q_放′×80%=Q_吸=2.1×10⁷J，據(jù)此求電熱水器產(chǎn)生的熱量，再利用Q_放=W=Pt求實(shí)際需要時(shí)間．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³ J/（kg•℃）×100kg×（75℃-25℃）
=2.1×10⁷J；
（2）由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=Q_吸=2.1×10⁷J，
由Q_放=Vq可得，所需天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2.1×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=1m³；
（3）由題意可知，電熱水器產(chǎn)生的熱量：
Q_放=Q_吸=2.1×10⁷J，
由Q_放=W=Pt可得，電熱水器正常工作的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2000W}$=10500s=175min；
（4）若電熱水器的效率只有80%，即Q_放′×80%=Q_吸=2.1×10⁷J，
電熱水器產(chǎn)生的熱量Q_放′=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{80%}$=Q_吸=2.625×10⁷J，
由Q_放′=W′=Pt′可得實(shí)際需要時(shí)間：
t′=$\frac{W′}{P}$=$\frac{2.625×1{0}^{7}J}{2000W}$=13125s=218.75min．
答：（1）水吸收的熱量為2.1×10⁷J；
（2）這些熱量相對(duì)于完全燃燒1m³天然氣所放出的熱量；
（3）要產(chǎn)生同樣多的熱量，用“220V 2000W”的電熱水器正常工作需要175min；
（4）若電熱水器的效率只有80%，實(shí)際需要218.75min．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了吸熱公式和燃料完全燃燒釋放熱量公式以及電功公式的綜合應(yīng)用，雖然知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大！