37.(8分)太阳能是个巨大的能源,直接利用太阳能不会污染环境,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,假如太阳能热水器内盛有200kg、25℃的水,在阳光的照射下水温升高到75℃,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃).
(1)太阳能热水器内水的温度变化了多少℃?
(2)这些水吸收的热量是多少J?
(3)若用干木柴来加热这些水升高到相同温度,干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少干木柴?(已知干木柴的热值为q=1.2×107J/kg)
解:(1)太阳能热水器内水的温度变化值:△t=75℃-25℃=50℃;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×50℃=4.2×107J.
(3)由题知,干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则Q放=Q吸=m′q=4.2×107J,需要干木柴的质量:
m′=Q放/q=4.2×107J/1.2×107J/kg=3.5kg.
答:(1)太阳能热水器内水的温度变化了50℃;
(2)这些水吸收的热量是4.2×107J;
(3)若用干木柴来加热这些水升高到相同温度,干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要3.5kg干木柴.
38.(8分)如图9所示是某太阳能热水器,水容量为100L,该热水器在冬季有效日照时段里,平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J,若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h计算,若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),水的密度为1.0×103kg/m3],求:
图9
(1)热水器中水的质量;
(2)一天内热水器中的水吸收的热量;
(3)热水器在冬季的效率.
解:(1)热水器中水的体积V=100L=100dm3=0.1m3,
由ρ=m/V得水的质量:m=ρV=1×103kg/m3×0.1m3=100kg;
(2)一天内热水器中的水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J;(https://www.xing528.com)
(3)一天内热水器接收太阳能的能量:
E=2.8×106J/(m2·h)×1.5m2×8h=3.36×107J,
热水器在冬季的效率:
η=Q吸/E×100%-1.68×107J/3.36×107J×100%=50%.
答:(1)热水器中水的质量为100kg;
(2)一天内热水器中的水吸收的热量1.68×107J;
(3)热水器在冬季的效率为50%.
39.(9分)由于化石能源长期大规模开采,不久的将来会消耗殆尽,所以开发新能源、更好地利用已知能源,是全球范围内的重要课题.人们根据生活需要制成了一种新型太阳能热水器,晴天可利用太阳能集热,阴雨天可用电辅助加热.小荣家新安装了一台这种热水器,铭牌如下表.
请解答下列问题:
(1)太阳能热水器贮满水,水温从20℃升高到50℃时,需要吸收多少热量?
(2)用电加热时,热水器正常工作的电流为多少?(结果保留1位小数)
(3)贮满水的热水器,阴雨天时,也要使水温从20℃升高到50℃,其中50%的热量由电能辅助提供.若不计热量损失,热水器正常工作需要加热多长时间?
解:(1)水的体积V=100L=100dm3=0.1m3
由
得,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(50℃-20℃)=1.26×107J
(2)由P=UI得,热水器正常工作的电流:
(3)由题意知,消耗的电能:
W电=Q吸×50%=1.26×107J×50%=6.3×106J
由
得,热水器正常工作需要的加热时间:
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