Question

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

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 太阳照射时间/h 装水量/Kg 吸热板面积/m2 水升高的温度/℃ 太阳辐射功率/J．（m2．h）-1 10 100 2.5 50 1.68×106其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．求：（1）水在10h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×l07J/m3，天然气完全燃烧放出的热量20%被水吸收）（3）该太阳能热水器的能量转化效率．

Answer 1

（1）水吸收的热量，即有用的能量为：
  Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×50℃=2.1×10⁷J；
（2）由题知，Q_放=Vq=Q_吸=2.1×10⁷J，
需要天然气的体积：
  V=

Q放

q

=

2.1×107

8.4×107

m³=0.25m³；
（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
  Q_总=1.68×10⁶J/（m²?h）×2.5m²×10h=4.2×10⁷J，
  η=

Q吸

Q总

×100%=

2.1×107

4.2×107

×100%=50%．
答：
（1）水在10h内吸收的热量为2.1×10⁷J；
（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%．