Question

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×10³J/(kg．℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）

Answer 1

（1）8.4×10⁶J
（2）2.1×10⁷J
（3）40%
（4）0.2kg

（1）热水器中的水吸收的热量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（2）热水器5小时内接收到的太阳能：E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（3）热水器的效率：η=×100%=40%；
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q_放=Q=8.4×10⁶J，∵Q=mq∴完全燃烧煤气的质量：m′==0.2kg．
分析：（1）根据Q=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）太阳能热水器每小时平均接受4.2×10⁶J的太阳能，求出在5小时的有效照射时间内热水器接收到的太阳能；
（3）根据η= 求出热水器的效率；
（4）煤气放出的热量等于水吸收的热量，根据Q=mq求出完全燃烧煤气的质量．