Question

【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）．

Answer 1

【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．