Question

（2012?赤峰模擬）閱讀下面的短文，回答問題．
太陽能熱水器
太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，一滿足人們日常生活的需要具有安全、節能、環保等優點．
如圖1所示，太陽能熱水器主要由兩部分組成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空．如圖所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結構與保溫瓶的玻璃內膽相似，只是在玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通．
玻璃吸熱管的工作原理如圖2所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為熱能，將管內的水加熱．向光一側的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運動；背光一側的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環，最終整箱水都升高到一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用．
請回答以下問題：

（1）玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力

大于

重力．
（2）能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面？簡單說明理由．
（3）將質量為100kg的初溫為20℃的水加熱到60℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）物質是密度與溫度有關，一般的溫度升高，質量不變，體積變大，密度變小，浮力大于重力上升；
（2）玻璃屬于熱的不良導體，不易傳導熱．
（3）已知水的質量100kg，初溫為20℃，末溫度60℃，根據Q=cm（t-t₀）可求出水吸收的熱量．

解答：解：（1）玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后溫度升高，體積變大，質量不變，根據ρ=

m

V

可知，密度變小，浮力大于重力而上升，形成對流；
（2）不能，因為玻璃屬于熱的不良導體，不易傳導熱．集熱管內又是真空，也不能傳導熱，不利于將熱量傳給水；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J．
答：（1）大于；
（2）不能，因為玻璃屬于熱的不良導體，不易傳導熱，集熱管內又是真空，也不能傳導熱，不利于將熱量傳給水；
（3）這些水需要吸收1.68×10⁷J熱量．

點評：本題考查了熱量的計算，只要記住公式Q=cm（t-t₀）即可，比較簡單．同時要對太陽能熱水器有一定的了解．