Question

太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小明家的太陽能熱水器某天給初溫為25℃的水在陽光照射下的相關信息

太陽照射時間/ h	裝水量/ Kg	吸熱板面積/ m2	水溫升高到/ ℃	水的比熱容/J?（kg?℃）-1	太陽輻射功/ J?（m2?h）-1
10	100	2.5	75	4.2×103	1.68×106

其中太陽輻射功率是指1h內投射到1m²面積上的太陽能。
求：
（1）水在10h內吸收的熱量；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×10⁷J/m³，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）
（3）該太陽能熱水器的能量轉化效率．

Answer 1

(l)2.1×10⁷焦耳   (2)0.25 m³  (3)50%

試題分析：由表中數據知道水的質量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；如果水吸收的熱量用天然氣來提供，即Q_放=Q_吸，再利用Q_放=vq求需要完全燃燒多少天然氣；由太陽輻射功率知道1h內投射到1m²面積上的太陽能，據此求出10h吸收的太陽能（總能量），再利用效率公式求太陽能熱水器的能量轉化效率．
（1）水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×50℃=2.1×10⁷J；
（2）由題知，Q_放=vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然氣的體積：
；
（3）10h太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：
Q_總=1.68×10⁶J/（m²?h）×2.5m²×10h=4.2×10⁷J，
．
點評：解決本題的關鍵是對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，本題關鍵：一是能從題目提供的表格中得到相關信息，二是注意熱值單位：固體、液體燃料（J/kg）和氣體燃料J/m³的區別．