Question

小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为70℃．请你求解下列问题：
、q_煤气=4.2×10⁷J/kg））
（1）水箱中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）如果水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，求至少需要燃烧多少煤气？
（4）请你简述太阳能热水器的优点和缺点．

Answer

（1）已知水箱的容积即水的体积和水的密度，利用密度公式计算水的质量；
（2）已知水的质量、水的比热容、温度的变化量，利用热量的计算公式计算吸收的热量；
（3）煤气完全燃烧放出的热量和水吸收的热量相等时，需要燃烧煤气的质量最小，根据Q=mq求出其大小；
（4）太阳能的特点是太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染；但把水加热到预定温度需要较长的时间，并受天气影响的制约．
【解析】
（1）热水器水箱送满水时，水的体积：
V=200L=0.2m3，
根据ρ=可得：
水的质量m=ρv=1.0×103kg/m3×0.2m3=200kg；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×200kg×（70℃-20℃）=4.2×107J；
（3）需要燃烧煤气的质量最小时，煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=Q吸=4.2×107J，
根据Q=mq可得：
需要燃烧煤气的最小质量m′===1kg；
（4）优点：节约能源无污染，
缺点：把水加热到预定温度需要较长的时间，并受天气影响的制约．
答：（1）水箱中水的质量为200kg；
（2）水吸收的热量为4.2×107J；
（3）如果水吸收的这些热量全部通过燃烧煤气提供，至少需要燃烧1kg的煤气；
（4）优点：节约能源无污染；
缺点：把水加热到预定温度需要较长的时间，并受天气影响的制约．