Question

15．某太阳能热水器中装有 40L 的水，阳光照射一段时间后，水温从 10℃升高 50℃，已知 c _水=4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）这段时间热水器中的水所吸收的热量；
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是 2.8×10⁷J，则这段时间该热水 器的效率是多少？
（3）就如何提高太阳能热水器的效率，谈一谈你的构想．（写一点）

Answer 1

分析 （1）先根据密度公式的变形公式求出水的质量，又知道水的比热容和温度变化量，利用吸热公式Q_吸=cm△t计算水吸收的热量（有用能量）；
（2）又热水器接收到太阳辐射的热量，利用效率公式求该热水器的效率；
（3）从水箱的保温效果、吸热管的接收面积和材料性能等方向进行解答．

解答 解：（1）水的体积V=40L=40dm³=0.04m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg，
则水所吸收的热量
Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×50℃=8.4×10⁶J．
（2）热水器接收到太阳辐射的热量Q_总=2.8×10⁷J，
则这段时间该热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{总}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%=30%．
（3）影响太阳能热水器效率的因素有：水箱的保温效果，吸热管的接收面积，吸热管材料性能的优差等，
因此可以增强水箱的保温效果（或增大吸热管的接收面积或选择优质的吸热管材料）来提高太阳能热水器的效率．
答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×10⁶J；
（2）该热水器的效率是30%；
（3）可以增强水箱的保温效果（或增大吸热管的接收面积或选择优质的吸热管材料）来提高太阳能热水器的效率．

点评 本题考查了学生对吸热公式和效率公式的运用，要学会审题，从复杂的题干中搜集有用信息，计算时注意温度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末温）的区别．