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)热水器中的水吸收的热量Q;[c水 =4.2×103J/(kg·℃)](2)热水器5小时内接收到的太阳能E;(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?(假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收,q煤气=4.2×107J/kg)
解: (1)水吸收的热量
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(40℃-20℃) =8.4×106J (2)热水器5小时内接收到的太阳能
E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J (3)热水器的效率
η=Q/ E=8.4×106J /(2.1×107J) =40% (4)因为假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收, 所以煤气燃烧放出的热量
Q放=Q吸=8.4×106J 需要完全燃烧煤气的质量
m=Q放/ q煤气=8.4×106J /(4.2×107J/kg)= 0.2kg
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