在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐射的能量加热时,能把太阳辐射能的70%转化为水的内能;用电热丝加热时,能把电能
题型:不详难度:来源:
在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐射的能量加热时,能把太阳辐射能的70%转化为水的内能;用电热丝加热时,能把电能的90%转化为水的内能,该热水器也可利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热.它的铭牌如表格所示.小明家热水器的支架与楼顶水平台面总接触面积为0.1m2.他家所在的地区(晴天)每天接受太阳辐射的时间为8h,太阳光照射地面时的辐射功率为900J/(s.m2),即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐射能平均为900J.已知g=10N/kg,c水=4.2×103J/(kg.℃).ρ水=1.0×103kg/m3.当热水器内蓄满水时,求:
x x牌热水器
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| 型号HM﹣20
| 集热管数28支
| 额定频率50HZ
| 水箱容积150L
| 集热管管长180cm
| 额定电压220V
| 防水等级A
| 系统承压3.0MPa
| 额定功率4000W
| 自身质量50kg
| 采光面积2.0m3
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| (1)热水器对水平台面的压力和压强; (2)热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度; (3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间. |
答案
(1)水的质量m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg, 热水器对水平台的压力:F=G=(m器+m水)g=(50kg+150kg)×10N/kg=2000N, 热水器对水平台的压强:p==20000Pa; (2)热水器每天接受的太阳辐射能:W=900J/(s.m2)×8×3600s×2.0m2=5.184×107J, 水吸收的热量:Q吸=70%W=70%×5.184×107J=3.6288×107J, 由于水的体积V=150L=0.15m3, 水的质量:m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg, ∵Q=cm△t,故水升高的温度:△t==57.6℃; (3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所吸收的热量: Q吸′=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg.℃)×150kg×(52.4℃﹣20℃)=2.0412×107J, 热水器利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热,时间最短,假设此时的时间为t, ∵W=Pt,则Q吸′=90%×Pt+70%×900J/(s.m2)×t×2.0m2=4860W×t ∴需要加热的时间:t==4200s. 答:(1)热水器对水平台面的压力为2000N;压强为20000Pa; (2)热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度为57.6℃; (3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间为4200s. |
解析
(1)欲求热水器对水平台面的压力,应该由热水器的自重与装满水的重力相加得到;压强由压强公式直接计算即可,因为压力和面积都是已知的; (2)欲求热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度,应该先计算出辐射能,由太阳光照射地面时的辐射功率乘面积,乘时间可得到热水器接收到的辐射能量,再由效率即可得出水吸收的热量,再由热量的计算公式即可得出水升高的温度; (3)最短时间就是既有电加热,也有太阳辐射热的情况下对水加热的时间,二者结合起来计算即可。 |
举一反三
安徽江淮汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中,在一段平直的公路上匀速行驶5.6km,受到的平均阻力是3.0×103N,消耗燃油1.5×10-3m3(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3,热值q=4×107J/kg,求: (1)专用车牵引力所做的功。 (2)燃油放出的热量。 (3)该专用车的热机效率是多少 |
太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息:
太阳照射时间/h
| 装水量∕kg
| 吸热板面积/m2
| 水升高的温度/℃
| 水的比热容/J·(kg·℃) -1
| 太阳辐射功率/J·(m2·h)-1
| 10
| 100
| 2.5
| 50
| 4.2×103
| 1.68×106
| 其中太阳辐射功率是指1h内投射到1 m2面积上的太阳能。 求:(1)水在10h内吸收多少热量? (2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧多少m3的天然气?(天然气的热值为8.4×107J∕m3,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收) (3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大? |
(共6分)有一款太阳能热水器,铭牌上显示水容量为80L. 将它安装在阳光充足的水平台面上,并送满水. 无锡地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2.8×106J. 若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h计算,则它一天中接收的太阳能(E)约为多少?若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则可使初温为25℃的热水器中的水温度升高多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃) 气压为1个标准大气压] (2)若该热水器一天中接收的太阳能,由燃烧煤气来提供,而煤气灶的效率为40%,求至少需要燃烧多少千克煤气?(煤气的热值为q=4.2×107J/kg) |
关于温度、比热容、热量、内能,以下说法不正确的是A.物体的温度越高,所含的热量越多 | B.0℃的水没有内能,温度高的物体内能一定大 | C.温度越高的物体放出的热量越多,温度不变的物体内能就一定不变. | D.用水作为汽车发动机散热器的冷却剂,其原因之一是水的比热容较大 |
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