如图所示,简易太阳能热水器受光面积1.2m2,内装80kg水,太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是7.56×104J,如果60%的热量被水吸收,问:
(1)20℃的水晒3h后水温是多少摄氏度?
(2)煤气的热值是4.2×107J/kg,若煤气灶的效率为40%,则烧热这些水(达到上一问中水的末温)需燃烧多少煤气?
解:
(1)∵太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是7.56×104J,
∴太阳能热水器3h得到太阳的辐射热量为:Q=1.2m2×3×60min×7.56×104J/(m2?min)=16329600J,
而Q吸=Qη=16329600J×60%=9797760J,
又∵C=4.2×103J/(kg?℃),m=80kg,
∴△t===29.2℃,
从而可知t=△t+t0=29.2℃+20℃=49.2℃.
答:20℃的水晒3h后水温是49.2℃.
(2)∵Q吸=9797760J,η热=40%,
∴煤气燃烧放出的热量为:Q放===24494400J,
又∵q气=4.2×107J/kg,
∴m气===0.5832kg.
答:烧热这些水需燃烧0.5832kg煤气.
(1)已知太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是7.56×104J,便可以计算出太阳能热水器3h得到太阳的辐射热量Q,已知60%的热量被水吸收,从而可利用公式Q吸=Qη求出水吸收的热量,已知水的质量和比热容,可利用公式△t=计算出温度变化,已知水的初温,可利用公式t=△t+t0计算出末温.
(2)已知水吸收的热量和煤气灶的效率,可利用公式Q放=计算出煤气燃烧放出的热量,已知煤气的热值,可利用公式m气=计算质量.
点评:本题考查了热量的计算,并可以利用热量的变形公式△t=计算温度变化,以及燃料利用率的问题.
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