Question

太阳能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

太阳能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/℃水的比热容/J（kg?℃）-1太阳辐射功率/J?（m2?h）-1101002.5504.2×1031.68×106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8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）；（3）该太阳能热水器的能量转化效率．（4）使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点？（至少写出两点）

Answer 1

（1）水吸收的热量（有用能量）：
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，
由Q=Vq可得，需要天然气的体积：
V=

Q放

q

=

2.1×107J

8.4×107J/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%=

2.1×107J

4.2×107J

×100%=50%．
（4）根据太阳能特点：不会给环境带来污染，太阳能在利用中方便安全清洁，是未来的理想能源．
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%．
（4）使用太阳能热水器节能、环保、安全．