九年级物理解答题太阳能｜试题答案与解析｜题霸

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九年级物理解答题一般

题目

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备.某热水器每小时平均接收

4.2\times 10^{6}J

的太阳能,在

5

小时的有效照射时间内,将热水器中质量为

100kg

、初温为

20^{\circ}\mathrm{C}

的水温度升高到

40^{\circ}\mathrm{C}

.
求:（1）热水器中的水吸收了多少的热量?

[c_{水}=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)]

(2)

热水器的效率是多少?

(3)

若改用天然气来加热这些水,假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收,需要完全燃烧多少体积的天然气?(天然气的热值

q=3.8\times 10^{7}J/m^{3}

,计算结果保留两位小数）

知识点：太阳能章节：第22章能源与可持续发展 / 22.3 太阳能

答案与解析

答案

（1）热水器中的水吸收的热量：

Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)\times 100kg\times \left(40^{\circ}\mathrm{C}-20^{\circ}\mathrm{C}\right)=8.4\times 10^{6}J

；

(2)

热水器

5h

接收到的太阳能：

E=4.2\times 10^{6}J/h\times 5h=2.1\times 10^{7}J

；
热水器的效率：

\eta =\frac{{Q}_{吸}}{E}\times 100\%=\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}\times 100\%=40\%

；

(3)

由题知，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，则

Q_{放}=Q_{吸}=8.4\times 10^{6}J

；
根据

Q_{放}=Vq

可得，需要完全燃烧天然气的体积：

V=\frac{{Q}_{吸}}{q}=\frac{8.4×1{0}^{6}J}{3.8×1{0}^{7}J/{m}^{3}}=0.22m^{3}

。
答：（1）热水器中的水吸收了

8.4\times 10^{6}J

的热量；

(2)

热水器的效率是

40\%

；

(3)

需要完全燃烧

0.22m^{3}

的天然气。

解析

（1）热水器中的水吸收的热量：

Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)\times 100kg\times \left(40^{\circ}\mathrm{C}-20^{\circ}\mathrm{C}\right)=8.4\times 10^{6}J

；

(2)

热水器

5h

接收到的太阳能：

E=4.2\times 10^{6}J/h\times 5h=2.1\times 10^{7}J

；
热水器的效率：

\eta =\frac{{Q}_{吸}}{E}\times 100\%=\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{7}J}\times 100\%=40\%

；

(3)

由题知，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，则

Q_{放}=Q_{吸}=8.4\times 10^{6}J

；
根据

Q_{放}=Vq

可得，需要完全燃烧天然气的体积：

V=\frac{{Q}_{吸}}{q}=\frac{8.4×1{0}^{6}J}{3.8×1{0}^{7}J/{m}^{3}}=0.22m^{3}

。
答：（1）热水器中的水吸收了

8.4\times 10^{6}J

的热量；

(2)

热水器的效率是

40\%

；

(3)

需要完全燃烧

0.22m^{3}

的天然气。

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