题目内容

开远有丰富的太阳能资源，使用太阳能热水器是开远市民首选．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小张家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 吸热板面积/m² 水升高的温度/℃ 水的比热容/J（kg．℃）^-1 太阳辐射功率/J．（m²-h）^-1
10 100 2.5 50 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×l0⁷J/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．
（4）请说出使用太阳能热水器的一个优点．

解：（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×50℃=2.1×10⁷J；
（2）由题知，Q_放=vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然气的体积：
v= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =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= $\text{[math]}$ ×100%= $\text{[math]}$ ×100%=50%．
（4）根据太阳能特点：不会给环境带来污染，太阳能在利用中方便安全清洁，是未来的理想能源．
答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×10⁷J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，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%．
（4）使用太阳能热水器节能、环保、安全．
分析：（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）如果水吸收的热量用天然气来提供，即Q_放=Q_吸，再利用Q_放=vq求需要完全燃烧多少天然气；
（3）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．
（4）太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染．
点评：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，本题关键：一是能从题目提供的表格中得到相关信息，二是注意热值单位：固体、液体燃料（J/kg）和气体燃料J/m³的区别．

练习册系列答案

能源（选填“可再生”或“不可再生”）．家庭用的太阳能热水器给水加热，它是利用

热传递

方式使水的内能增加的．

（2013?开远市一模）开远有丰富的太阳能资源，使用太阳能热水器是开远市民首选．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小张家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	吸热板面积/m²	水升高的温度/℃	水的比热容/J（kg．℃）^-1	太阳辐射功率/J．（m²-h）^-1
10	100	2.5	50	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×l0⁷J/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．
（4）请说出使用太阳能热水器的一个优点．

开远有丰富的太阳能资源，使用太阳能热水器是开远市民首选．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小张家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	吸热板面积/m²	水升高的温度/℃	水的比热容/J（kg．℃）^-1	太阳辐射功率/J．（m²-h）^-1
10	100	2.5	50	4.2×10³	1.68×10⁶

太阳照射时间/h	装水量/kg	吸热板面积/m²	水升高的温度/℃	水的比热容/J（kg．℃）^-1	太阳辐射功率/J．（m²-h）^-1
10	100	2.5	50	4.2×10³	1.68×10⁶

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