Question

【题目】下面是小明在学习《能源的利用》后收集到的有关太阳能的资料：

太阳能是人类最基本的能源，它无污染，免费，还可以再生，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长，当太阳光照射地面时，1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为R1.2103J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中。恰好，小明的邻居小华家最近买了一台某型号的太阳能热水器，他仔细阅读了使用说明书，并记录了铭牌上的有关内容如下表中所示。试问：

(1)正常情况下，该太阳能热水器在8小时的时间内接收到的太阳能是多少J？

(2)按说明书正常使用，在太阳能热水器水箱里装满质量为100kg、温度18℃的冷水，8小时能够使水的温度升高多少℃？[水的比热容4.2103J/kg℃]

(3)若改用燃烧天然气来加热同样的水，需要完全燃烧天然气多少m3？（不计热损失，天然气的热值为3.8107J/m3，结果需保留三位小数）

Answer 1

【答案】(1)5.184107J；(2)61.71℃；(3)0.682m3。

【解析】

(1)根据题意知道，太阳光照射地面时，1m2 地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为R =1.2×103 J，又因为，太阳能集热管采光面积为1.5m2 ，所以，太阳能热水器在1小时的时间内接收到的太阳能是：

E0=R St=1.2×103 J/（m2s）×1.5m2×3600s =6.48×106 J；

该太阳能热水器在8小时的时间内接收到的太阳能是：

E= E0T=6.48×106 J×8=5.184107J；

(2)由知道，水升高的温度是：

；

(3)根据题意知道，Q放=Q吸=E，由Q=Vq知道，完全燃烧天然气的体积是：

。

答：(1)正常情况下，该太阳能热水器在8小时的时间内接收到的太阳能是5.184107J；

(2)按说明书正常使用，在太阳能热水器水箱里装满质量为100kg、温度18℃的冷水，8小时能够使水的温度升高61.17℃；

(3)若改用燃烧天然气来加热同样的水，需要完全燃烧天然气0.682m3。