Question

为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。

（1）太阳能是                    能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的                     反应。
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电？[不计电热水器的热量损失，c_水＝4.2×10³J／（kg·℃）]
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗？小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率？写出效率η的表达式。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）

Answer 1

解：（1）可再生，核聚变（热核）
（2）水的总质量：m=ρV=1×10³kg／m³×100×10³m³=100kg
        水吸收的热量：Q＝c_水m（t₂一t₁）＝4.2×10³J／（kg·℃）×100kg×（78－18）℃＝2.52×10⁷J
        相当于节约电能：2.52×10⁷J/3.6×10⁶J·（kW·h）^－1＝7kW·h＝7度
（3）测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。
        光热转化效率：η＝Q/PtS×100%