Question

下面是晓明在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期限和太阳寿命一样长，当太阳光照射地面时，1m²地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×10³J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中。
晓明在网上找到了某型号太阳能热水器的宣传广告：
容积(V) 100L
集热管的采光面积(S) 1.5m²
效率(η) 40%
使用年限(z) 15年
(1)晓明家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间；
(2)与效率为80%的电热水器相比，晓明家每天可节约多少电能？

Answer 1

解：(1)设T为光照时间，k=1.0×10³J/(s·m²)
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³×100×20J=8.4×10⁶J
太阳能热水器传给水的热量Q_放=kSTη
因为Q_吸=Q_放
所以=1.4×10⁴s=3.9h
(2)由Q_电=Wη₁，得=1.05×10⁷J=2.9kW·h