太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能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℃．

Question

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能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5小时内接收到的太阳能E； 
（2）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×10⁷J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）

Answer 1

（1）热水器5小时内接收到的太阳能：
E=4.2×10⁶J/h×5h=2.1×10⁷J；
（2）热水器中的水吸收的热量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（3）热水器的效率：
η=(Q)/(E)×100%=(8.4×106J)/(2.1×107J)×100%=40%；
（4）煤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可知完全燃烧煤气的质量：
m′=(Q放)/(q)=(8.4×106J)/(4.2×107J/kg)=0.2kg．
答：（1）热水器5小时内接收到的太阳能E为2.1×10⁷J；
（2）热水器中的水吸收的热量为8.4×10⁶J；
（3）热水器的效率为40%；
（4）完全燃烧煤气的质量为0.2kg．