Question

【題目】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在陽光照射下的相關信息，其中太陽輻射功率是指1h內投射到1m2面積上的太陽能．求：

太陽照射時間/h	裝水量/kg	吸熱板面積/m2	水升高的溫度/℃	太陽輻射功率 J/（m2h）
5	50	2.5	50	1.68×106

（1）水在5h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×l07J/m3 ， 天然氣完全燃燒放出的熱量50%被水吸收）
（3）該太陽能熱水器的能量轉化效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：由表中數據可知，水在5h內升高的溫度為50℃，

則水吸收的熱量（有用能量）：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×50kg×50℃=1.05×107J；

（2）解：如果水吸收的熱量用天然氣來提供，則有Q放η=Q吸，而Q放=Vq，

所以，Vqη=Q吸，

則需要天然氣的體積：V= = =0.25m3；

（3）解：5h太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：

Q總=1.68×106J/（m2h）×2.5m2×5h=2.1×107J，

η′= = ×100%=50%．

【解析】（1）由表中數據知道水的質量、水的溫度升高值，利用吸熱公式Q吸=cm△t求水在5h吸收的熱量（有用能量）；（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，即50%×Q放=Q吸 ， 再利用Q放=Vq求需要完全燃燒多少天然氣；（3）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5h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．