Question

【題目】太陽能是一種廉價的清潔能源，從有關資料獲悉，在地面晴天時垂直于陽光表面接受到的太陽熱輻射為1.2×103 J/（m2·s）。有一臺太陽能熱水器，可將接收到的熱輻射50%用來升高水溫。若該熱水器接受陽光垂直照射的有效面積始終是2.0 m2，水箱容量160 L。（c水=4.2×103 J/（kg·℃），ρ水=1.0×103 J/m3）求：

（1）這臺太陽能熱水器裝滿水時，晴天太陽直射5 h，水箱內的水溫升高多少℃？（保留到整數位）

（2）用燃氣灶加熱同樣多的水，升高相同的溫度，若燃氣灶的效率為40%，天然氣熱值是4.5×107 J/m3，則需要完全燃燒多少天然氣？

Answer 1

【答案】（1）32℃；（2）1.2m3。

【解析】

（1）太陽能熱水器5h接收的太陽輻射能為：Q＝1.2×103J/（m2s）×2.0m2×53600s＝4.32×107J，水吸收的熱量為：Q吸＝Qη＝4.32×107J×50%＝2.16×107J；水箱內水的質量：m＝ρV＝1×103kg/m3×160×10-3m3＝160kg，∵Q吸＝cm△t，∴水箱中160kg水的溫度能升高的溫度：△t＝32℃（2）由題知，燃氣灶的效率為40%,Q放＝＝5.4×107 J，∵Q放＝Vq，∴需要完全燃燒天然氣的質量：V＝＝1.2m3．