Question

小明同學(xué)家想購買一臺(tái)熱水器．為此，小明通過調(diào)查得到有關(guān)太陽能熱水器和電熱水器的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)如下：某型號(hào)的太陽能熱水器：水箱的容積為100L，熱水器集熱管的采光面積為1.5m²，熱效率為40％．太陽光的日照強(qiáng)度為1.0×10³J/(m² ?s)．(日照強(qiáng)度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽光的能量．)某型號(hào)的電熱水器的功率為1.5kw，水箱容積為100L，效率為80%．如果要將100Kg的水從20℃加熱到40℃，已知C_水=4.2×10³Ｊ/(Kg?℃)．請(qǐng)問：

（1）用上述型號(hào)的電熱水器來加熱，需要消耗多少電能？加熱多長(zhǎng)時(shí)間？

（2）用上述型號(hào)的太陽能熱水器來加熱，需要多長(zhǎng)時(shí)間？

（3）根據(jù)（1）和（2）的計(jì)算分析說明太陽能熱水器和電熱水器各有哪些優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

（1）將100Kg的水從20℃加熱到40℃時(shí)，水吸收的熱量為：

Q＝cm（t－t₀）＝4.2×10³Ｊ/（Kg?℃）×100 Kg×20℃＝8.4×10⁶Ｊ　

消耗的電能：

Ｗ＝Ｑ／η＝8.4×10⁶Ｊ／80%＝1.05×10⁷Ｊ≈3KW?h　

加熱時(shí)間：t＝Ｗ／Ｐ＝3KW?h／1.5ＫＷ＝2h

(2) t ＝8.4×10⁶Ｊ／［1.0×10³J／（m² ?s）×1.5 m²×40%］＝1.4×10⁴s≈4h

(3) 通過（1）和（2）的計(jì)算說明：電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時(shí)間短；太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源．