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

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  • 解题思路:(1)由表中数据知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值,利用吸热公式Q=cm△t求水吸收的热量(有用能量);

    (2)如果水吸收的热量用天然气来提供,即Q=Q,再利用Q=vq求需要完全燃烧多少天然气;

    (3)由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能,据此求出10h吸收的太阳能(总能量),再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率.

    已知:水的质量m=100kg,水升高的温度△t=50℃,水的比热c=4.2×103J/(kg•℃),太阳辐射功率P=1.68×106J/(m2•h),时间t=10h,天然气的热值为q=8.4×l07J/m3,吸热板面积为S=2.5m2

    求:(1)水在10h内吸收的热量Q=?;(2)完全燃烧天然气的体积V=?;(3)吸热板共吸收太阳能Q=?;太阳能热水器的能量转化效率η=?

    (1)水吸收的热量(有用能量):

    Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×50℃=2.1×107J;

    (2)由题知,Q=vq=Q=2.1×107J,

    需要天然气的体积:

    v=

    Q放

    q=

    2.1×107J

    8.4×107J/kg=0.25m3

    (3)10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):

    Q=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%.

    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)吸热板共吸收太阳能4.2×107J;该太阳能热水器的能量转化效率为50%.

    点评:

    本题考点: 热量的计算;能量利用效率;燃料的热值.

    考点点评: 本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用,本题关键:一是能从题目提供的表格中得到相关信息,二是注意热值单位:固体、液体燃料(J/kg)和气体燃料J/m3的区别.

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