Question

太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天给初温为25℃的水在阳光照射下的相关信息

太阳照射时间 /h	装水量 /kg	吸热板面积 /m2	水温升高到 /℃	水的比热容 /J?（kg?℃）-1	太阳辐射功/J?（m2?h）-1
10	100	2.5	75	4.2×103	1.68×106

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m²面积上的太阳能．求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×10⁷J/m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．

Answer 1

分析：（1）根据Q=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）天然气燃烧放出的热量等于水吸收的热量，根据Q=Vq求出天然气的体积；
（3）根据题意求出太阳能吸收的太阳能，再根据η=

Q吸

Q总

求出太阳能热水器的能量转化效率．

解答：解：（1）水吸收的热量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（75℃-25℃）=2.1×10⁷J；
（2）由题知，Q_放=Q_吸=2.1×10⁷J，
∵Q=Vq
∴需要天然气的体积：V=

Q放

q

=

2.1×107J

8.4×107J/m3

=0.25m³；
（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：Q_总=1.68×10⁶J/（m²?h）×2.5m²×10h=4.2×10⁷J，
η=

Q吸

Q总

×100%=

2.1×107J

4.2×107J

×100%=50%．
答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×10⁷J；
（2）需要完全燃烧0.25m³的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．

点评：此题主要考查的是学生对热量、热值、太阳能热量转化效率计算公式的理解和掌握，基础性题目．