Question

為了響應“節能減排”的號召，小周家買了一臺容積為100L的太陽能熱水器。請你與小周一起，對太陽能熱水器進行研究與計算。

（1）太陽能是                    能源（填“可再生”或“不可再生”）。太陽的巨大能量來自于太陽內部的                     反應。
（2）小周早晨把熱水器加滿水，溫度傳感器顯示水溫為18℃，下午放學時看到顯示的水溫為78℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？與使用電熱水器相比，相當于節約了多少度電？[不計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％的太陽能轉化為水的的內能，真有這么高的效率嗎？小周查閱資料知道，他們所在地區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，并運用本題計算出的熱量Q，就可估測出這臺熱水器的光熱轉化效率？寫出效率η的表達式。（用代表物理量的字母表示，不需要計算具體數據）

Answer 1

解：（1）可再生，核聚變（熱核）
（2）水的總質量：m=ρV=1×10³kg／m³×100×10³m³=100kg
        水吸收的熱量：Q＝c_水m（t₂一t₁）＝4.2×10³J／（kg·℃）×100kg×（78－18）℃＝2.52×10⁷J
        相當于節約電能：2.52×10⁷J/3.6×10⁶J·（kW·h）^－1＝7kW·h＝7度
（3）測出太陽能熱水器的有效受光面積S和兩次水溫記錄之間的光照時間t。
        光熱轉化效率：η＝Q/PtS×100%