Question

1．為了響應(yīng)“節(jié)能減排”的號(hào)召，小王家買(mǎi)了一臺(tái)容積為120L的太陽(yáng)能熱水器．請(qǐng)你與小王一起，對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行研究與計(jì)算．
（1）小王早晨把熱水器加滿(mǎn)水，溫度傳感器顯示水溫為l8℃，下午放學(xué)時(shí)看到顯示的水溫為78℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？[不計(jì)熱水器的熱量損失】
（2）該熱水器的說(shuō)明書(shū)中介紹，真空管熱水器可以把90%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，真有這么高的效率嗎？小王查閱資料知道，他們所在地區(qū)每平方米受光面積上接收太陽(yáng)能的功率為P=1400W，熱水器上集熱器的面積為2.5m²，一天的光照時(shí)間為5小時(shí)．則該熱水器太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Q=c_水m（t-t₀）求出水吸收的熱量．
（2）單位受光面積上接收太陽(yáng)能的功率乘以光照時(shí)間和受光面積就是吸收的太陽(yáng)能；光熱轉(zhuǎn)化效率等于水吸收的熱量和太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的比值．

解答 解：（1）熱水器中水的體積v=120L=120×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的總質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×120×10^-3m³=120kg
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t₂一t₁）=4.2×10³J/（kg•℃）×120kg×（78-18）℃=3.024×10⁷J
（2）太陽(yáng)能熱水器接受的太陽(yáng)能W=Pt=1400W×2.5×5×3600s=6.3×10⁷J，
太陽(yáng)能熱水器的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.024×1{0}^{7}J}{6.3×1{0}^{7}J}$×100%=48%．
答：（1）熱水器中的水吸收了2.52×10⁷J的熱量；（2）該熱水器太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是48%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是可再生能源的特點(diǎn)、吸收熱量以及轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算等．是一道比較難的綜合題，需要同學(xué)們認(rèn)真分析，尤其是光熱的轉(zhuǎn)化效率．