问题 问答题

太阳能是一种廉价的清洁能源,开发和利用的前景十分广阔.从有关资料获悉,在晴天,阳光垂直地面照射时地球表面接受到的热辐射为1.2×103J/(m2•s).有一台太阳能热水器,水箱容积为50L,可将接收到的热辐射的40%用来提高水温.若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1m2,求:

(1)1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高多少℃?

(2)若用煤气来提供这些热量,需要完全燃烧多少g的煤气?(不计热量损失,q煤气=4.2×107J/kg)

答案

(1)太阳能热水器1h接收的太阳辐射能为:

Q=1.2×103J/(m2•s)×2.1m2×3600s=9.072×106J,

水吸收的热量为:

Q=Qη

=9.072×106J×40%

=3.6288×106J;

水箱内水的质量:

m=ρV=1×103kg/m3×50×10-3m3=50kg,

∵Q=cm△t,

∴水箱中50kg水的温度能升高的温度:

△t=

Q
cm
=
3.6288×106J
4.2×103J/(kg•℃)×50kg
=17.28℃

(2)由题知,Q=Q=3.6288×106J,

∵Q=mq,

∴需要完全燃烧煤气的质量:

m=

Q
q
=
3.6288×106J
4.2×107J/kg
=0.0864kg=86.4g.

答:(1)1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高17.28℃;

(2)若用煤气来提供这些热量,需要完全燃烧86.4g的煤气.

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