Question

為了利用太陽能資源，節約經營成本，崇左市某大型賓館在樓頂安裝了10臺相同的太陽能熱水器，每臺熱水器的水箱容積為200L。在夏季光照條件下，一滿箱15℃的水經白天太陽能加熱，溫度可達到65℃。已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg·℃），天然氣的熱值為8.4×10⁷J/kg。求：（3+4=7分）
（1）10臺熱水器裝滿水時，溫度從15℃升高到65℃吸收了多少熱量？
（2）若這些熱量由完全燃燒的天然氣提供，需要多少千克天然氣？

Answer 1

(1) 4.2×10⁸J；(2) 5kg．

試題分析：（1）一滿箱水的體積：v=200L=200×10-3m3，
一滿箱水的質量：m_水=ρ_水v=1.0×10³kg/m³×200×10^-3m³=200kg，
一滿箱水的溫度從15℃升高到65℃，所吸收的熱量為:
Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg?℃）×200kg×（65℃-15℃）=4.2×10⁷J，
10臺熱水器裝滿水時，水吸收的熱量：Q=4.2×10⁷J×10=4.2×10⁸J；
（2）由題知，10臺熱水器獲得的太陽能相當于質量為m的天然氣完全燃燒放出的熱量，
即：Q_放=mq=Q=4.2×10⁸J，
m=Q_放 q =4.2×10⁸J 8.4×10⁷J/kg =5kg．