Question

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

太陽照射時間/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	太陽輻射功率/J（m2h）﹣1
10	100	2.5	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽輻射功率是指1h內投射到1m2面積上的太陽能．求：
（1）水在10h內吸收的熱量；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m3的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×l07J/m3 ， 天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（3）該太陽能熱水器的能量轉化效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：水吸收的熱量（有用能量）：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×100kg×50℃=2.1×107J；
（2）解：由題知，天然氣燃燒需放出熱量：Q放=Q吸=2.1×107J，

由Q放=Vq得，

需要天然氣的體積：V= = =0.25m3；

（3）解：10h太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：Q總=1.68×106J/（m2h）×2.5m2×10h=4.2×107J，

太陽能熱水器的能量轉化效率：η= ×100%= ×100%=50%．

【解析】（1）由表中數據知道水的質量、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）由太陽輻射功率知道1h內投射到1m2面積上的太陽能，據此求出10h吸收的太陽能（總能量），再利用效率公式求太陽能熱水器的能量轉化效率．