太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：（1）热

Question

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
 （1）热水器5h内接收到多少焦的太阳能？
（2）热水器中的水增加的内能是多少？[水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）计算此热水器的效率η；
（4）若用另一台燃气热水器提供相同的热水，不考虑热量的损失，则需要完全燃烧多少天然气？（天然气的热值q=4.2×10⁷J/kg，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收）
（5）太阳能热水器与燃气热水器相比有哪些优点（请至少写出两个）？

Answer 1

（1）热水器5h内接收的太阳能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J．
（2）热水器中的水吸收的热量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）
=8.4×10⁶J．
物体吸收了多少热量，内能就增加多少，
即：△E=Q_吸=8.4×10⁶J．
（3）热水器的效率：
η=(Q吸)/(E)×100%=(8.4×106J)/(2.1×107J)×100%=40%．
（4）不考虑热量的损失，天然气燃烧放出的热量全部被水吸收；
即：Q_放=Q_吸=8.4×10⁶J，
由Q=mq得，需要完全燃烧的天然气质量：
m=(Q放)/(q)=(8.4×106J)/(4.2×107J/kg)=0.2kg．
（5）太阳能的优点例如：取之不尽，用之不竭；节能环保；清洁无污染等．
答：（1）热水器5h内接收到2.1×10⁷J的太阳能；
（2）热水器中的水增加的内能是8.4×10⁶J；
（3）此热水器的效率是40%；
（4）需要完全燃烧0.2kg的天然气；
（5）太阳能热水器与燃气热水器相比，优点：取之不尽，用之不竭；节能环保；清洁无污染等．