10. (★★★)为了响应“节能减排”的号召,小周家买了一台容积为100 L的太阳能热水器。请你与小周一起对该太阳能热水器进行研究。
(1)太阳能热水器是将能转化为能的设备。
(2)小周周末把热水器加满水,温度传感器显示水温为18 ℃,一段时间后看到显示的水温为78 ℃,不考虑水的体积变化,则热水器中的水吸收了多少热量? $[\rho_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3},c_{水}=4.2×10^{3}\ J/(kg·℃)]$
(3)该热水器的说明书中介绍,真空管热水器可以把90%的太阳能转化为水的内能,真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道,他们所在地区单位受光面积接收太阳能的功率为P。小周还需要测量哪些物理量,并运用本题计算出的热量Q,才可估测出这台热水器的光热转化效率?写出光热转化效率η的表达式。(用代表物理量的字母表示,不需要计算具体数据)

(1)太阳能转化为内能
(2)水的总质量$m=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×100×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=100\ \mathrm{kg}$，水吸收的热量$Q=cm(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×100\ \mathrm{kg}×(78\ \mathrm{℃}-18\ \mathrm{℃})=2.52×10^7\ \mathrm{J}$。
(3)测出太阳能热水器的有效受光面积$S$和两次水温记录之间的光照时间$t$。光热转化效率$\eta=\frac{Q}{PtS}$。

11.(★★★)(2025·山西)跨学科实践:制作简易汽轮机模型。
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队,制定了“项目提出—项目分析—项目实施—展示交流”的学习流程,研究了热机原理,收集材料并组装了如图14-6所示的汽轮机模型。

图14-6
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水,将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内,用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。
(1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为:化学能→→。
(2)某团队的同学们在测试过程中,发现扇叶不转动,出现这种现象的原因可能是。(答出一条即可)
(3)热机发展史也是一部热机效率提高史,在展示交流环节,对如何提高简易汽轮机效率,同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念,从结构的角度思考,帮助他们提出一个可行的措施:。

(1)化学能→内能→机械能
(2)注入的水过少,产生的蒸汽不足（答出一条即可）
(3)增强易拉罐的保温性能