Question

【題目】為了響應(yīng)“節(jié)能減排”的號召，小周家買了一臺容積為100 L的太陽能熱水器。請你與小周一起，對太陽能熱水器進(jìn)行研究和計(jì)算。

(1)太陽能是________能源（選填“可再生”或“不可再生”）。太陽的巨大能量來自于太陽內(nèi)部的________反應(yīng)。

(2)小周早晨把熱水器加滿水，溫度傳感器顯示水溫為18 ℃，下午放學(xué)時(shí)看到顯示的水溫為78 ℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？與使用電熱水器相比，相當(dāng)于節(jié)約了多少度電_____？[不計(jì)電熱水器的熱量損失，c水=4.2×103J/（kg·℃）]

(3)該熱水器的說明書中介紹，真空管熱水器可以把90%的太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，真有這么高的效率嗎？小周查閱資料知道，他們所在地區(qū)單位受光面積上接收太陽能的功率為P，小周還需要測量哪些物理量，并運(yùn)用本題計(jì)算的熱量Q，就可估測出這臺熱水器的光熱轉(zhuǎn)化效率？寫出效率η的表達(dá)式____。（用代表物理量的字母表示，不需計(jì)算具體數(shù)據(jù)）

Answer 1

【答案】可再生 核聚變（熱核） 7度

【解析】

(1)太陽能可以源源不斷的從自然界得到，是可再生能源；太陽能來自于太陽內(nèi)部的核聚變（熱核反應(yīng)）。
(2)熱水器中水的質(zhì)量

m＝ρV＝1 000 kg/m3×100×10－3m3＝100 kg

水吸收的熱量：Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×100 kg×（78 ℃－18 ℃）＝2.52×107J

相當(dāng)于節(jié)約電能2.52×107J＝7 kW·h＝7 度

(3)測出太陽能熱水器的有效受光面積S和溫度傳感器顯示兩次水溫之間的光照時(shí)間t，光熱轉(zhuǎn)化效率η＝×100%