Question

題圖為一種太陽(yáng)能熱水器，該熱水器的集熱器的有效采光面積為3m²，能在8h內(nèi)將225L水的溫度升高了40℃．設(shè)熱水器每平方米面積每秒接收太陽(yáng)輻射能為1.4×10³J，即P₀=1.4×10³J/（m²?s），求該熱水器的效率．

Answer 1

分析：（1）已知太陽(yáng)能熱水器每平方米面積每秒接收太陽(yáng)輻射能和采光面積，即可求出太陽(yáng)能熱水器8h內(nèi)吸收的熱量；
（2）已知水的體積和密度，可利用公式m=ρV計(jì)算質(zhì)量，已知水的比熱容和溫度變化，可利用公式Q=cm△t計(jì)算水吸收的熱量，最后利用效率公式計(jì)算太陽(yáng)能熱水器的效率．

解答：解：（1）太陽(yáng)能熱水器8h內(nèi)吸收的熱量：
Q=3m²×8×3600s×1.4×10³J/（m²?s）=1.2096×10⁸J，
（2）∵ρ=

m

V

，
∴水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×225×10^-3m³=225kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×225kg×40℃=3.78×10⁷J；
太陽(yáng)能熱水器的效率：
η=

Q吸

Q太陽(yáng)

×100%=

3.78×107J

1.2096×108J

×100%=31.25%．
答：熱水器的效率為31.25%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了密度公式和吸熱公式的應(yīng)用，以及熱效率的問題，關(guān)鍵是能從提供的信息中得出太陽(yáng)能熱水器8h內(nèi)吸收的熱量，計(jì)算過程要注意單位的換算．