Question

小新同學家有一臺太陽能熱水器安裝在離地面10米高的屋頂上，下表是電輔式太陽能熱水器的部分參數，夏天用溫度為20℃的水將保溫桶充滿．假設熱水器接受到的太陽能有60%被水吸收，在最好的日光充分照射下，試求：（g取10N/kg）

保溫桶容積L		150
采光面積		2.5
水溫/℃	夏天	45--90
	冬天	46--60
電熱管		220V 2000W

（1）太陽能熱水器是將

 

能轉化為

 

能．
（2）把這些水從地面送到屋頂的熱水器中，需要對水做多少功？
（3）當水溫恰好達到最高時，需吸收多少太陽能？
（4）簡要說出一條太陽能熱水器的優(yōu)點．

Answer 1

分析：（1）太陽能熱水器是用太陽能來直接給水加熱的裝置，將太陽能轉化為內能；
（2）根據ρ=

m

V

求出水的質量，根據G=mg求出水的重力，根據W=Gh求出對水做的功；
（3）根據吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；再根據熱水器接收到的太陽的效率計算太陽能熱水器吸收的太陽能．
（4）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．

解答：解：（1）太陽能熱水器是將太陽能轉化為水的內能；
（2）∵ρ=

m

V

∴保溫箱充滿水時水的質量m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水的重力G=mg=150kg×10N/kg=1500N，
對水做的功W=Gh=1500N×10m=1.5×10⁴J；
（3）當最好的日光充分照射下，水溫達到最高值，t=90℃，
∴Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×10⁷J；
∵太陽能有60%被水吸收；
∴Q_太陽=

Q吸

60%

=

4.41×107J

60%

=7.35×10⁷J；
（4）太陽能熱水器具有節(jié)能、無污染、環(huán)保、高效利用太陽能的優(yōu)點．
答：（1）太陽能；內能；（2）對水做的功為1.5×10⁴J；
（3）吸收的太陽能為7.35×10⁷J；
（4）太陽能熱水器具有節(jié)能、無污染、環(huán)保、高效利用太陽能的優(yōu)點．

點評：本題考查了學生對質量、重力、功、熱量的計算公式和能量的利用率的理解和掌握，難度不大．