太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，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，使热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：（1）热水器

Question

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，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，使热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q．[水的比热容C=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）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）
（3）热水器把太阳能转化为内能的热效率η．

Answer 1

（1）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；
（2）∵煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，
∴煤气燃烧放出的热量：
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．
（3）5h接收到的太阳能；
E=5h×4.2×10⁶J/h=2.1×10⁷J；
热水器的效率：
η=(Q吸)/(E)×100%=(8.4×106J)/(2.1×107J)×100%=40%．
答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×10⁶J；
（2）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.2kg的煤气；
（3）热水器把太阳能转化为内能的热效率η为40%．