Question

已知某太陽能熱水器的數據如下表．

真空管直徑×長度（mm）	70×1800	規格（支管）	15
外型尺寸（mm）	1840×1597×1765	保溫層（mm）	60
水箱容量（L）	150	采光面積（m2）	2.1

已知我市向著陽光的地方每平方米的面積在1h內得到的太陽輻射能平均為 3×10⁶J．若每天接收太陽能的時間以8h計算．正常情況下一天內該熱水器能把初溫為20℃的一箱水加熱到60℃，則：
①水箱內的水共吸收多少熱量？
②該熱水器的效率？
③說出使用太陽能熱水器的優點和缺點（各一條即可）[已知c_水=4.2×10³J/]．

Answer 1

【答案】分析：（1）從表中知道熱水器的容積，利用密度公式求出水的質量，又知道水溫的變化和水的比熱容，利用吸熱公式Q_吸=cm△t計算水吸收的熱量．
（2）已知每平方米的面積在1h內得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J，從而可以計算出采光面積為2.1m²的太陽能熱水器8h得到的太陽輻射能，可利用公式η=計算熱水器的效率．
（3）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產生能源總量多，并且供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環境帶來污染．
解答：解：
（1）∵v=150L=150×10^-3m³=0.15m³，ρ=1×10³kg/m³，
∴水的質量為：
m=ρv=1×10³kg/m³×0.15m³=150kg，
又∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t=60℃-20℃=40℃，
∴水吸收的熱量為：
Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×40℃=2.52×10⁷J．
答：水箱內的水共吸收2.52×10⁷J的熱量．
（2）∵每平方米的面積在1h內得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J，
∴采光面積為2.1m²的太陽能熱水器8h得到的太陽輻射能為：
Q=3×10⁶J/（h?m²）×2.1m²×8h=5.04×10⁷J，
則熱水器的效率為：η===50%．
答：熱水器的效率為50%．
（3）由題可知，使用太陽能可以節能，安全且無污染，但雨天或陰天時無法使用．
優點：使用太陽能可以節約電能等，且無污染；
缺點：但受天氣情況制約．
點評：本題考查了密度公式和吸熱公式的應用，以及熱效率的問題，及其使用太陽能熱水器的優缺點的認識，并能從提供的表格中搜集信息，屬于難題．