Question

【題目】太陽能熱水器是把太陽能轉化為內能的設備之一。某品牌太陽能熱水器每小時平均接收4.2106J的太陽能，在5小時的有效照射時間內將熱水器中質量為100kg 初溫為20℃的水，溫度升高到40℃.已知水的比熱容c=4.2103J/（kg℃）,求:

（1）熱水器中的水吸收的熱量Q ?

（2）熱水器的效率:

（3）若改用天然氣對這100kg的水加熱，天然氣完全燃燒放出的熱量60 %被水吸收，在標準大氣壓下，把這100kg的水從20℃燒開需要多少m3的天然氣? （天然氣的熱值q=3.5107J/ m3）

Answer 1

【答案】(1) 8.4×106J；(2) 40%；(3) 1.6.

【解析】

(1)熱水器中的水吸收的熱量：

Q吸=cm(tt0)=4.2×103J/(kg℃)×100kg×(40℃20℃)=8.4×106J，

(2)熱水器5小時內接收到的太陽能：

E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J，

熱水器的效率：

η=×100%=×100%=40%;

(3) 把100kg的水從20℃燒開需要吸熱：

Q’吸= cm(t’t0)=4.2×103J/(kg℃)×100kg×(100℃20℃)=3.36×107J，

煤氣燃燒放出的熱量60%被水吸收，即：

Q放= ==5.6×107J，

由Q=Vq可知完全燃燒煤氣的體積：

V== =1.6m3

答：(1)熱水器中的水吸收的熱量為8.4×106J；

(2)熱水器的效率為40%；

(3)需要多少1.6m3的天然氣。