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．
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．
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1㎡面积上的太阳能．求：
（1）水在5h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
其中太阳辐射功率是指1h内投射到1㎡面积上的太阳能．求：
（1）水在5h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
| 太阳照射时间/h | 装水量/㎏ | 吸热板面积/㎡ | 水升高的温度/℃ | 水的比热容/J/（㎏•℃） | 太阳辐射功率/J/（㎡•h） |
| 5 | 50 | 2.5 | 50 | 4.2×103 | 1.68×106 |
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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吸=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50%×Q放=Q吸，再利用Q放=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．
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，即50%×Q放=Q吸，再利用Q放=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．
（1）水吸收的热量（有用能量）：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×50℃=1.05×107J；
（2）由题知，Q放=vq=Q吸=2.1×107J，
需要天然气的体积：v=
Q放
q=
2×1.05×107J
8.4×107J/m3=0.25m3；
（3）5h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q总=1.68×106J/（m2•h）×2.5m2×5h=2.1×107J，
η=
Q吸
Q总×100%=
1.05×107J
2.1×107J×100%=50%．
答：（1）水在5h内吸收的热量为1.05×107J；
（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）该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
点评：
本题考点： 太阳能热水器中的热量计算；热平衡方程的应用．
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．
1年前
5
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