题目内容
【题目】太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是一家庭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 | 水升高的温度℃ | 水的比热容J/(kg℃) | 太阳能吸热功率J/h |
10 | 100 | 50 | 4.2×103 | 3.0×106 |
求:(1)水在10h内吸收的热量;
(2)太阳能热水器的能量转化效率.
(3)若用燃烧煤气代替太阳能热水器,不计热量损失,要达到同样的效果,需要完全燃烧多少质量的煤气?(巳知煤气的热值g=4.2×107J/kg).
【答案】解:
(1)由表格数据:水10h吸收的热量(有用能量):
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×100kg×50℃=2.1×107J;
(2)10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):
Q总=Pt=3×106J/h×10h=3×107J,
η=×100%=×100%=70%;
(3)不计热量损失,要达到同样的效果则有:
Q放=Q吸=mq,
所以需要完全燃烧煤气的质量:
m===0.5kg.
答:(1)水在10h内吸收的热量为2.1×107J;
(2)太阳能热水器的能量转化效率为70%.
(3)若用燃烧煤气代替太阳能热水器,不计热量损失,要达到同样的效果,需要完全燃烧0.5kg的煤气.
【解析】(1)由表中数据知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值,利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量(有用能量);
(2)由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能,据此求出10h吸收的太阳能(总能量),再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率;
(3)由题Q放=Q吸 , 由Q放=mq计算需要完全燃烧煤气的质量.
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