试题

太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息．
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1㎡面积上的太阳能．求：
（1）水在5h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×10⁷J/m³，天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．

太阳照射时间/h	装水量/㎏	吸热板面积/㎡	水升高的温度/℃	水的比热容/J/（㎏·℃）	太阳辐射功率/J/（㎡·h）
5	50	2.5	50	4.2×103	1.68×106

解：（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg·℃）×50kg×50℃=1.05×10⁷J；
（2）由题知，Q_放=vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然气的体积：v=

Q放

q

=

2×1.05×107J

8.4×107J/m3

=0.25m³；
（3）5h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q_总=1.68×10⁶J/（m²·h）×2.5m²×5h=2.1×10⁷J，
η=

Q吸

Q总

×100%=

1.05×107J

2.1×107J

×100%=50%．
答：（1）水在5h内吸收的热量为1.05×10⁷J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m³的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
解：（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg·℃）×50kg×50℃=1.05×10⁷J；
（2）由题知，Q_放=vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然气的体积：v=

Q放

q

=

2×1.05×107J

8.4×107J/m3

=0.25m³；
（3）5h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q_总=1.68×10⁶J/（m²·h）×2.5m²×5h=2.1×10⁷J，
η=

Q吸

Q总

×100%=

1.05×107J

2.1×107J

×100%=50%．
答：（1）水在5h内吸收的热量为1.05×10⁷J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m³的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．