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

太阳照射时间／h	装水量  ／kg	吸热板面积／m^2	水升高的温度／℃	水的比热容／J(kg·℃)^-1	太阳辐射功率／J·(m^2·h)^-1
10	100	2.5	50	4.2×10^3	1. 68×10^6

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全部给水吸收）

（3）该太阳能热水器的能量转化效率．

Answer

（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%．

【解析】

（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，

需要天然气的体积：

v==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= ×100%=×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%．