Question

開遠有豐富的太陽能資源，使用太陽能熱水器是開遠市民首選．太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小張家的太陽能熱水器某天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	水升高的溫度/℃	水的比熱容/J（kg．℃）-1	太陽輻射功率/J．（m2-h）-1
10	100	2.5	50	4.2×103	1.68×106

其中太陽輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m²面積上的太陽能．求：
（1）水在10h內(nèi)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×l0⁷J/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(zhuǎn)化效率．
（4）請說出使用太陽能熱水器的一個優(yōu)點．

Answer 1

（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：
v=

Q放

q

=

2.1×107J

8.4×107J/m3

=0.25m³；
（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，
η=

Q吸

Q總

×100%=

2.1×107J

4.2×107J

×100%=50%．
（4）根據(jù)太陽能特點：不會給環(huán)境帶來污染，太陽能在利用中方便安全清潔，是未來的理想能源．
答：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×10⁷J；
（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.25m³的天然氣；
（3）該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%．
（4）使用太陽能熱水器節(jié)能、環(huán)保、安全．