Question

【題目】下面是小明在學習《能源的利用》后收集到的有關太陽能的資料：

太陽能是人類最基本的能源，它無污染，免費，還可以再生，這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長，當太陽光照射地面時，1m2地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為R1.2103J。太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經逐漸地出現在我們的生活中。恰好，小明的鄰居小華家最近買了一臺某型號的太陽能熱水器，他仔細閱讀了使用說明書，并記錄了銘牌上的有關內容如下表中所示。試問：

(1)正常情況下，該太陽能熱水器在8小時的時間內接收到的太陽能是多少J？

(2)按說明書正常使用，在太陽能熱水器水箱里裝滿質量為100kg、溫度18℃的冷水，8小時能夠使水的溫度升高多少℃？[水的比熱容4.2103J/kg℃]

(3)若改用燃燒天然氣來加熱同樣的水，需要完全燃燒天然氣多少m3？（不計熱損失，天然氣的熱值為3.8107J/m3，結果需保留三位小數）

Answer 1

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

【解析】

(1)根據題意知道，太陽光照射地面時，1m2 地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為R =1.2×103 J，又因為，太陽能集熱管采光面積為1.5m2 ，所以，太陽能熱水器在1小時的時間內接收到的太陽能是：

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

該太陽能熱水器在8小時的時間內接收到的太陽能是：

E= E0T=6.48×106 J×8=5.184107J；

(2)由知道，水升高的溫度是：

；

(3)根據題意知道，Q放=Q吸=E，由Q=Vq知道，完全燃燒天然氣的體積是：

。

答：(1)正常情況下，該太陽能熱水器在8小時的時間內接收到的太陽能是5.184107J；

(2)按說明書正常使用，在太陽能熱水器水箱里裝滿質量為100kg、溫度18℃的冷水，8小時能夠使水的溫度升高61.17℃；

(3)若改用燃燒天然氣來加熱同樣的水，需要完全燃燒天然氣0.682m3。