Question

下表是某品牌電輔助加熱式太陽能熱水器的部分參數(shù)，假設(shè)熱水器接收到的太陽能有80%被水吸收．試求：

保溫水箱容積（L）		150
采光面積（m2）		2.5
水溫（℃）	夏天	45～90
	冬天	30～60
電熱管	電壓220V	功率2000W

（1）夏天用溫度為20℃的水將保溫箱充滿，在最好的日光充分照射下，當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時(shí)，需要吸收多少太陽能？[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）冬天晚間無陽光時(shí)用電熱管加熱，保溫箱充滿水使水溫由10℃升高到50℃，在電熱管不計(jì)熱量損失的情況下需加熱多長時(shí)間？
（3）請簡要說出一條太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）先利用密度公式m=ρV求出水的質(zhì)量，再根據(jù)吸熱公式Q_吸=Cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；然后根據(jù)熱水器接收到的太陽的效率計(jì)算太陽能熱水器吸收的太陽能．
（2）電熱管不計(jì)熱量損失的情況下，先計(jì)算保溫箱里的水溫度由10℃升高到50℃吸收的熱量，再計(jì)算這些熱量由電熱管加熱需多長時(shí)間．
（3）比較太陽能熱水器與普通的電熱水器、煤氣熱水器的不同，可知太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)．

解答：解：（1）保溫箱充滿水時(shí)：
水的質(zhì)量m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg；
當(dāng)最好的日光充分照射下，水溫達(dá)到最高值，t=90℃，
∴Q_吸=C_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×10⁷J；
∵太陽能有80%被水吸收；
∴Q太陽=

Q吸

80%

=

4.41×107J

80%

=5.51×107J；
答：在最好的日光充分照射下，當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時(shí)，需要吸收5.51×10⁷J的太陽能．
（2）保溫箱充滿水使水溫由10℃升高到50℃吸收的熱量為：
Q_吸1=C_水m（t₁-t₀₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×（50℃-10℃）=2.52×10⁷J；
∵Q_吸1=Q_電=pt；
∴t=

Q吸1

P

=

2.52×107J

2000W

=1.26×104s=3.5h；
答：保溫箱充滿水使水溫由10℃升高到50℃，在電熱管不計(jì)熱量損失的情況下需加熱3.5小時(shí)．
（3）普通的電熱水器需消耗電能，煤氣熱水器需消耗煤氣、燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢氣污染空氣，而太陽能熱水器都避免這些，具有節(jié)能、無污染、環(huán)保、高效利用太陽能．
答：太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能、無污染、環(huán)保、高效利用太陽能．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生熱量的計(jì)算和能量的利用率的運(yùn)用，進(jìn)一步了解太陽能在生活中的應(yīng)用，解答時(shí)注意計(jì)算題的格式和公式的單位統(tǒng)一．