Question

【題目】太陽(yáng)能熱水器是直接利用太陽(yáng)能給水加熱的裝置，下表是小明家的太陽(yáng)能熱水器某天在陽(yáng)光照射下的相關(guān)信息

太陽(yáng)照射時(shí)間/h	裝水量/kg	吸熱板面積/m2	水升高的溫度/℃	水的比熱容/J（kg℃）﹣1	太陽(yáng)輻射功率/J（m2h）﹣1
10	100	2.5	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽(yáng)輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽(yáng)能．

求：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量；

（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒多少m3的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×107J/m3，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）

（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．

Answer 1

【答案】（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×107J；

（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒0.25m3的天然氣；

（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%．

【解析】

試題分析：（1）由表中數(shù)據(jù)知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；

（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，即Q放=Q吸，再利用Q放=Vq求需要完全燃燒多少天然氣；

（3）由太陽(yáng)輻射功率知道1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽(yáng)能，據(jù)此求出10h吸收的太陽(yáng)能（總能量），再利用效率公式求太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率．

解：（1）水吸收的熱量（有用能量）：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×100kg×50℃=2.1×107J；

（2）由題知，Q放=vq=Q吸=2.1×107J，

需要天然氣的體積：

v===0.25m3；

（3）10h太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能（總能量）：

Q總=1.68×106J/（m2h）×2.5m2×10h=4.2×107J，

η=×100%=×100%=50%．

答：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×107J；

（2）如果水吸收的熱量用天然氣來(lái)提供，需要完全燃燒0.25m3的天然氣；

（3）該太陽(yáng)能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%．