以前我校食堂使用锅炉燃烧优质煤为学生宿舍提供热水,成本高、污染重.今年暑假,学校领导对这种供水方式进行了改进,筹集资金购买了100台太阳能热水器,将它们安装在阳光充足的宿舍楼楼顶上.其铭牌上的部分参数如图所示.
(1)热水器上满水后,水的质量为多少?
(2)资料显示泰州地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2.1×106J.若这些热水器上满水,每天日照时间按8h计算,则每台热水器一天中接收的太阳能(E)约为多少?水吸收的热量为多少?所吸收的热量可使水温升高多少?[c水=4.2×103J/(kg?℃)]
(3)若这100台热水器一天中接收的太阳能,由燃烧优质煤(热值q=3.4×107J/kg)来获得,则至少需要完全燃烧多少千克优质煤?(保留一位小数)
网友回答
已知:ρ=1.0×103kg/m3,V=80L=0.08m3,η=60%,c水=4.2×103J/(kg?℃),q=3.4×107J/kg
求:(1)热水器上满水后水的质量m水;
(2)每台热水器一天中接收的太阳能E,水吸收的热量Q吸,所吸收的热量可使水温的变化量△t;
(3)100台热水器一天中接收的太阳能,至少相等于完全燃烧优质煤的质量m.
解:(1)根据ρ=可得,热水器上满水后水的质量:
m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.08m3=80kg;
(2)一天中接收的太阳能:
E=2.1×106J/(m2?h)×1m2×8h=1.68×107J,
水吸收的热量:
Q吸=ηE=60%×1.68×107J=1.008×107J,
根据Q=cm△t可得,水温的变化量:
△t===30℃;
(3)由题知,E总=100E=1.68×109J,
根据Q=mq可得,需要完全燃烧煤的质量:
m==≈49.4kg.
答:(1)热水器上满水后,水的质量为80kg;
(2)每台热水器一天中接收的太阳能约为1.68×107J,水吸收的热量为1.008×107J,所吸收的热量可使水温升高30℃;
(3)100台热水器一天中接收的太阳能,至少相等于完全燃烧49.4kg优质煤的质量.
解析分析:(1)由表可知热水器上满水后水的体积,根据密度公式求出水的质量;(2)首先计算1.5m2每小时接收的太阳能,然后乘以每天日照时间按8h,就可计算出一天中接收的太阳能;一天中接收的太阳能乘以效率就是被水吸收的热量,最后根据热量的变形公式,计算升高的温度.(3)根据题意求出这100台热水器一天中接收的太阳能,再根据Q=mq求出燃烧煤的质量.
点评:本题考查了太阳能热水器的利用率、密度公式、吸热公式计算、燃料燃烧放热计算,知识点多、综合性强,要求灵活运用公式求解,属于难题.