Question

【题目】太阳能是一种廉价的清洁能源，从有关资料获悉，在地面晴天时垂直于阳光表面接受到的太阳热辐射为1.2×103 J/（m2·s）。有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射50%用来升高水温。若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.0 m2，水箱容量160 L。（c水=4.2×103 J/（kg·℃），ρ水=1.0×103 J/m3）求：

（1）这台太阳能热水器装满水时，晴天太阳直射5 h，水箱内的水温升高多少℃？（保留到整数位）

（2）用燃气灶加热同样多的水，升高相同的温度，若燃气灶的效率为40%，天然气热值是4.5×107 J/m3，则需要完全燃烧多少天然气？

Answer 1

【答案】（1）32℃；（2）1.2m3。

【解析】

（1）太阳能热水器5h接收的太阳辐射能为：Q＝1.2×103J/（m2s）×2.0m2×53600s＝4.32×107J，水吸收的热量为：Q吸＝Qη＝4.32×107J×50%＝2.16×107J；水箱内水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×160×10-3m3＝160kg，∵Q吸＝cm△t，∴水箱中160kg水的温度能升高的温度：△t＝32℃（2）由题知，燃气灶的效率为40%,Q放＝＝5.4×107 J，∵Q放＝Vq，∴需要完全燃烧天然气的质量：V＝＝1.2m3．