Question

【題目】今年春節(jié)，小周家買了一臺太陽能熱水器，如圖所示。相關(guān)參數(shù)如下表所示，小周同學(xué)想利用自己學(xué)習(xí)過的物理知識對太陽能熱水器進(jìn)行研究與計(jì)算。

太陽照射時(shí)間/h	吸收板面積/m2	太陽輻射功率/J·（m2·h）－1	裝水量/L	水的初溫/℃	水的末溫/℃
10	3.0	1.68×106	200	20	50

(1)太陽能是________（選填“可再生”或“不可再生”）能源，太陽能來自于太陽內(nèi)部發(fā)生的核________；

(2)水在10 h內(nèi)吸收的熱量是多少____？如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少立方米的天然氣_____？[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）；天然氣的熱值為8.4×107 J/m3，天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收]

(3)該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率_____。（太陽能輻射功率指的是1 h內(nèi)投射到1 m2面積上的太陽能）

Answer 1

【答案】可再生 聚變 2.52×107 J 0.3 m3 50%

【解析】

(2)由ρ＝可得，熱水器中水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103 kg/m3×200×10－3 m3＝200 kg

水吸收的熱量（有用能量）：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×200 kg×（50 ℃－20 ℃）＝2.52×107 J

由題知，Q放＝Q吸＝2.52×107 J

由Q放＝Vq可得，需要燃燒天然氣的體積：V＝＝＝0.3 m3

(3)10 h太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：

Q總＝1.68×106 J/（m2·h）×3 m2×10 h＝5.04×107 J

該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：η＝100%＝×100%＝50%