下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：太阳能是人类最基本的能源，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长．当太阳光照射地面时，1m2地面上在1s

Question

下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长．当太阳光照射地面时，1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×10³J，太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中…恰好，小明同学家最近买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：

容积（V）	100L
集热管的采光面积（S）	1.5m2
效率（η）	40%
使用年限（t）	15年

（1）小明家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间？
（2）如果用热值约为3×10⁷J/kg的煤燃烧对上述水加热到45℃，煤的利用率约为40%，需要完全燃烧多少千克的煤？
（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点．

Answer 1

（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-25℃）=8.4×10⁶J；
由于1m²地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×10³J，效率为40%，
则需要的时间t=(Q吸)/(η1×1.0×103J×S)=(8.4×106J)/(40%×1.0×103J×1.5)≈1.4×10⁴s；
（2）已知Q_吸=ηQ_放；由Q=mq得：
需要燃烧煤的质量：
m′=(Q吸)/(ηq)=(8.4×106J)/(40%×3×107J/kg)=0.7kg；
（3）优点：节约能源、无污染．
答：（1）用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要1.4×10⁴s；
（2）需要燃烧0.7kg的煤气；
（3）优点：节约能源无污染．