Question

17．太阳能热水器是将太阳能转化为水的内能的装置，在我省云南有广泛的应用．如图所示为某品牌的太阳能热水器．已知热水器容积为100L，受热面积为2.5m²，太阳辐射的功率为1200W/m²．热水器装满水后，水温从20℃上升到80℃用时5h．求：
（1）水的质量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）太阳辐射给热水器的能量是多少？
（4）热水器将太阳能转化为内能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）根据密度的变形公式m=ρV计算水的质量；
（2）根据水的吸热公式Q_吸=cm△t计算；
（3）根据公式W=Pt计算；
（4）根据公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%计算．

解答 解：（1）因为ρ=$\frac{m}{V}$，所以水的质量m=ρV=1×10³kg/m×100×10^-3m³=100kg；
（2）水吸收的热量Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁷J；
（3）太阳辐射给热水器的能量W=Pt=1200W/m²×2.5m²×5×3600s=5.4×10⁷J；
（4）热水器将太阳能转化为内能的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{5.4×1{0}^{7}J}$×100%≈46.7%．
答：（1）水的质量是100kg；
（2）水吸收的热量是2.52×10⁷J；
（3）太阳辐射给热水器的能量是5.4×10⁷J；
（4）热水器将太阳能转化为内能的效率是46.7%．

点评 本题考查太阳能热水器中的热量计算、密度公式的运用，解答此题的关键是熟记相关的计算公式．