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

【答案】

(l)2.1×10⁷焦耳   (2)0.25 m³  (3)50%

【解析】

试题分析：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）；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；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．

（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：

；

（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，

．

考点：本题考查太阳能热水器中的热量计算、能量利用效率、燃料的热值

点评：解决本题的关键是对吸热公式、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．