Question

近幾年來(lái)我市冬季蔬菜價(jià)格逐年攀升，但種植蔬菜的大棚數(shù)量卻逐年減少，小剛調(diào)查發(fā)現(xiàn)，煤炭?jī)r(jià)格上漲是導(dǎo)致蔬菜成本上升的重要原因．為此小剛想，能否利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)大棚進(jìn)行節(jié)能改造，評(píng)估利用太陽(yáng)能和電能為大棚提供能源的可行性．查詢資料可知，本地區(qū)冬季太陽(yáng)能集熱管每平方米面積上每天可接收的太陽(yáng)能是1.68×10⁷J，煤的熱值為3×10⁷J/kg．請(qǐng)你幫助他完成下列計(jì)算，為小剛的評(píng)估提供依據(jù)．
（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水從20℃升高到70℃？
（2）用集熱管每平方米接收的太陽(yáng)能替代煤，可節(jié)約煤多少千克？（煤完全燃燒）
（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱散失）
（4）請(qǐng)寫出一條太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)．

Answer 1

（1）如果這些能量的90%被水吸收，可使72千克的水從20℃升高到70℃；（2）用集熱管每平方米接收的太陽(yáng)能替代煤，可節(jié)約煤0.56千克；（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要84min時(shí)間．（4）優(yōu)點(diǎn)：清潔、無(wú)污染、取之不盡等；缺點(diǎn)：受天氣影響，不穩(wěn)定等

解析試題分析：（1）水吸收的熱量：Q_吸=ηQ=90%×1.68×10⁷J=1.512×10⁷J，水的質(zhì)量：=72kg．
（2）因?yàn)槊和耆�燃燒，利用Q=mq即可求得節(jié)約煤的質(zhì)量：
（3）不計(jì)熱損失，W=Q_吸，知道加熱功率P=3kW=3000W，電熱器要工作時(shí)間：
（4）太陽(yáng)能無(wú)污染屬清潔能源，但受太陽(yáng)光的限制．故太陽(yáng)能其優(yōu)點(diǎn)是：清潔、無(wú)污染、取之不盡等．缺點(diǎn)：受天氣影響，不穩(wěn)定等．故答案為：如果這些能量的90%被水吸收，可使72千克的水從20℃升高到70℃；（2）用集熱管每平方米接收的太陽(yáng)能替代煤，可節(jié)約煤0.56千克；（3）如果用3kW的電熱器加熱這些水，需要84min時(shí)間．（4）優(yōu)點(diǎn)：清潔、無(wú)污染、取之不盡等；缺點(diǎn)：受天氣影響，不穩(wěn)定等
考點(diǎn)：熱平衡方程的應(yīng)用；焦耳定律的計(jì)算公式及其應(yīng)用