25. 太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板,它能将太阳能转化为电能,并给灯杆下方的蓄电池充电,将电能转化为
化学
能储存起来,供路灯照明。若在一定时间内,太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为$2.7 × 10^{7}J$,这与完全燃烧多少千克的煤放出的热量相当?如果这些能量经转化后,可供功率为35W的路灯工作60h,那么该太阳能路灯的能量转化效率是多大?(煤的热值为$3.0 × 10^{7}J/kg$)答案:25.化学 0.9 kg 28%
解析:
化学
由$Q=mq$得,完全燃烧煤的质量:$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.7×10^{7}J}{3.0×10^{7}J/kg}=0.9kg$
路灯消耗的电能:$W=Pt=35W×60×3600s=7.56×10^{6}J$
能量转化效率:$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{7.56×10^{6}J}{2.7×10^{7}J}×100\%=28\%$
由$Q=mq$得,完全燃烧煤的质量:$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.7×10^{7}J}{3.0×10^{7}J/kg}=0.9kg$
路灯消耗的电能:$W=Pt=35W×60×3600s=7.56×10^{6}J$
能量转化效率:$\eta=\frac{W}{Q}×100\%=\frac{7.56×10^{6}J}{2.7×10^{7}J}×100\%=28\%$
26. 有一款太阳能热水器,铭牌上的部分参数如下表所示,将它安装在阳光充足的平台上,并装满水。

(1)某地晴天平均$1m^{2}$的面积上每小时接收的太阳能约为$2.8 × 10^{6}J$,若该热水器接收太阳能的有效面积为$1.5m^{2}$,每天日照时间按8h计算,则它一天中接收的太阳能约为多少?若这些太阳能有60%被水吸收,则可使水温升高多少?[$c_{水}=4.2 × 10^{3}J/(kg · ^{\circ}C)$]
(2)若该热水器一天中接收的太阳能由燃烧煤气来获得,则需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值$q_{煤气}=4.2 × 10^{7}J/kg$)
(3)请你:①从能源和可持续发展的角度,写出提倡开发、利用太阳能的两个主要理由;
②写出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考)。
(1)某地晴天平均$1m^{2}$的面积上每小时接收的太阳能约为$2.8 × 10^{6}J$,若该热水器接收太阳能的有效面积为$1.5m^{2}$,每天日照时间按8h计算,则它一天中接收的太阳能约为多少?若这些太阳能有60%被水吸收,则可使水温升高多少?[$c_{水}=4.2 × 10^{3}J/(kg · ^{\circ}C)$]
(2)若该热水器一天中接收的太阳能由燃烧煤气来获得,则需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值$q_{煤气}=4.2 × 10^{7}J/kg$)
(3)请你:①从能源和可持续发展的角度,写出提倡开发、利用太阳能的两个主要理由;
②写出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考)。
答案:26.(1)3.36×10⁷J 60 ℃ (2)0.8 kg (3)①利用太阳能可以节约化石能源,减少环境污染; ②受天气影响(或转换效率低,或提供功率小等)
解析:
(1)一天中接收的太阳能:
$ Q_{ 总} = 2.8 × 10^{6} \, J/(m^2 · h) × 1.5 \, m^2 × 8 \, h = 3.36 × 10^{7} \, J $
水吸收的热量:
$ Q_{ 吸} = 60\% × Q_{ 总} = 0.6 × 3.36 × 10^{7} \, J = 2.016 × 10^{7} \, J $
水的质量:
$ m = \rho V = 1.0 × 10^{3} \, kg/m^3 × 80 × 10^{-3} \, m^3 = 80 \, kg $
水温升高:
$ \Delta t = \frac{Q_{ 吸}}{c_{ 水} m} = \frac{2.016 × 10^{7} \, J}{4.2 × 10^{3} \, J/(kg · ° C) × 80 \, kg} = 60° C $
(2)需要煤气的质量:
$ m_{ 煤气} = \frac{Q_{ 总}}{q_{ 煤气}} = \frac{3.36 × 10^{7} \, J}{4.2 × 10^{7} \, J/kg} = 0.8 \, kg $
(3)①节约化石能源,减少环境污染;
②受天气影响(或转换效率低,或提供功率小等)
$ Q_{ 总} = 2.8 × 10^{6} \, J/(m^2 · h) × 1.5 \, m^2 × 8 \, h = 3.36 × 10^{7} \, J $
水吸收的热量:
$ Q_{ 吸} = 60\% × Q_{ 总} = 0.6 × 3.36 × 10^{7} \, J = 2.016 × 10^{7} \, J $
水的质量:
$ m = \rho V = 1.0 × 10^{3} \, kg/m^3 × 80 × 10^{-3} \, m^3 = 80 \, kg $
水温升高:
$ \Delta t = \frac{Q_{ 吸}}{c_{ 水} m} = \frac{2.016 × 10^{7} \, J}{4.2 × 10^{3} \, J/(kg · ° C) × 80 \, kg} = 60° C $
(2)需要煤气的质量:
$ m_{ 煤气} = \frac{Q_{ 总}}{q_{ 煤气}} = \frac{3.36 × 10^{7} \, J}{4.2 × 10^{7} \, J/kg} = 0.8 \, kg $
(3)①节约化石能源,减少环境污染;
②受天气影响(或转换效率低,或提供功率小等)