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为了响应“节能减排”的号召,小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器.请你与小周一起,对太阳能热水器进行研究与计算.(1)小周早晨把热水器加满水,温度传感器显示水温为l8℃,

题目详情
为了响应“节能减排”的号召,小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器.请你与小周一起,对太阳能热水器进行研究与计算.
(1)小周早晨把热水器加满水,温度传感器显示水温为l8℃,下午放学时看到显示的水温为78℃,则热水器中的水吸收了多少热量?【c=4.2×103J/(Kg•℃)】
(2)若不计热量损失,加热这些水至少需要多少千克的液化气?(液化气的热值是4.5×107J/㎏)
(3)该热水器的说明书中介绍,真空管热水器可以把90%的太阳能转化为水的内能,真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道,他们所在地区每平方米受光面积上接收太阳能的功率为P0,若该热水器接受阳光垂直照射的有效受光面积始终是S,每天阳光照射时间为t,小周运用本题计算出的热量Q,能否估测出这台热水器的光热转化效率?请写出效率的表达式.(用代表物理量的字母表示,不需计算具体数据)
▼优质解答
答案和解析

(1)已知水的体积V=100L=0.1m3,c=4.2×103J/(kg•℃),ρ=1.0×103kg/m3
水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg,t1=78℃,t2=18℃,
水吸收的热量:Q=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(78-18)℃=2.52×107J;
(2)已知液化气的热值是q=4.5×107J/㎏,液化气的质量m=
Q
q
=
2.52×107J
4.5×107J/kg
=0.56kg;
(3)测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t,
光热转化效率:η=
Q
P0tS
×100%
答:(1)热水器中水吸收的热量为2.52×107J;
(2)需要液化气0.56kg;
(3)η=
Q
P0tS
×100%.
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