Question

【題目】小陳觀察家中新安裝的天然氣熱水器銘牌（如圖），獲得如下信息：熱效率為88%，表示該熱水器工作時，天然氣完全燃燒時有88%的化學能轉化為水的內能，小陳為了核對銘牌上的數據是否準確，他接通熱水器工作開關，當流出40kg熱水時，讓熱水器停止工作．已知熱水器輸入冷水溫度是15℃，輸出的熱水溫度為40℃，觀察天然氣表得知用了0.15m3的天然氣，天然氣的熱值為3.2×107J/m3．求：

（1）測量過程中，流過熱水器的水吸收的熱量是多少？

（2）該熱水器的實際效率是多少？

（3）若改用太陽能熱水器燒水，熱水器集熱管的采光面積為1.5m2，太陽能熱水器熱效率為40%．太陽光的日照強度（E）為1.0×103J/（m2s）（日照強度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽光的能量）．則太陽能熱水器需要照射多少秒才能達到上述測量中水吸收的熱量？

Answer 1

【答案】（1）水吸收的熱量是4.2×106J；

（2）該熱水器的實際效率是87.5%；

（3）太陽能熱水器需要照射7000秒才能達到上述測量中水吸收的熱量．

【解析】試題分析：（1）根據Q=cm△t求出水吸收的熱量．

（2）先根據Q=qV求出天然氣完全燃燒放出的熱量，然后利用η=×100%求出熱水器的熱效率．

（3）已知太陽光的日照強度，以及熱水器集熱管的采光面積，太陽能熱水器熱效率，根據（1）求得的水吸收的熱量，列出等式求解時間．

解：（1）熱水器中的水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×40kg×（40℃﹣15℃）=4.2×106J；

（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：

Q放=qV=3.2×107J/m3×0.15m3=4.8×106J；

熱水器的熱效率η=×100%=×100%=87.5%．

（3）由題意可得，ηSE=Q吸t，

即40%×1.5m2×1.0×103J/（m2s）=4.2×106J×t，

解得t=7000s．

答：（1）水吸收的熱量是4.2×106J；

（2）該熱水器的實際效率是87.5%；

（3）太陽能熱水器需要照射7000秒才能達到上述測量中水吸收的熱量．