太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，一太阳能热水器接收2.1×107J的太阳能，可将热水器中体积为100L、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：[水的比热容C=4.2×103J/（kg•℃）]（1）热水

Question

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，一太阳能热水器接收2.1×10⁷J的太阳能，可将热水器中体积为100L、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：[水的比热容C=4.2×10³J/（kg•℃）]
（1）热水器中的100L水的质量是多少；
（2）热水器中的水吸收的热量Q；
（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）根据ρ=(m)/(V)可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg；
（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）热水器接收到的太阳能：
E=2.1×10⁷J，
则热水器的效率：
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=8.4×10⁶J，
∵Q=mq
∴完全燃烧煤气的质量：
m′=(Q放)/(q)=(8.4×106J)/(4.2×107J/kg)=0.2kg．
答：（1）热水器中的100L水的质量是100kg；
（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）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.2kg的煤气．