市場上有一種太陽能熱水器,天氣晴朗時(shí)利用太陽能加熱,天陰或下雨時(shí),可以利用里面的電輔助設(shè)備來加熱.若要用它將初溫為10℃的100kg的水加熱到60℃,已知水的比熱容C水=4.2×103J/,問:
(1)不用電輔助加熱,不計(jì)熱損失,這些水需要吸收多少太陽能?
(2)如果只使用電加熱設(shè)備(加熱功率為2000W),共需要加熱5小時(shí),求此電輔助設(shè)備的效率.
(3)如果這些電能全部是通過燃燒無煙煤來獲得的,則可以節(jié)約無煙煤多少kg?
(q無煙煤=3.4×107J/kg,計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)
【答案】
分析:(1)知道水的質(zhì)量和水溫度的變化,利用吸熱公式Q=cm△t求出水吸收的熱量即為水要從太陽那里吸收的熱量.
(2)根據(jù)Q=W=Pt求出電加熱設(shè)備消耗的電能,水吸收的熱量和消耗電能的比值即為此電輔助設(shè)備的效率;
(3)消耗電能產(chǎn)生的熱量和燃燒無煙煤放出的熱量相等,根據(jù)Q=mq求出可以節(jié)約無煙煤的質(zhì)量.
解答:解:(1)水吸收的熱量為:
Q
吸=cm(t-t
)=4.2×10
3J/(kg?℃)×100kg×(60℃-10℃)=2.1×10
7J;
(2)電加熱設(shè)備消耗電能:
W=Pt
時(shí)=2000W×5×3600s=3.6×10
7J,
此電輔助設(shè)備的效率:
η=
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=
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≈58.3%;
(3)根據(jù)Q=mq可得,節(jié)約無煙煤的質(zhì)量:
m=
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=
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=
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≈1.06kg.
答:(1)不用電輔助加熱,不計(jì)熱損失,這些水需要吸收2.1×10
7J的太陽能;
(2)此電輔助設(shè)備的效率約為58.3%;
(3)如果這些電能全部是通過燃燒無煙煤來獲得的,約可以節(jié)約無煙煤1.06kg.
點(diǎn)評(píng):本題考查了熱量的計(jì)算、電功的計(jì)算、效率的計(jì)算以及燃料的熱值,重點(diǎn)是對(duì)公式和公式變形的理解和應(yīng)用,與實(shí)際生活相聯(lián)系,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)了物理有用,屬于中考常見題型