Question

（2010?岳陽）小明家新安裝了一臺太陽能熱水器，晴天用太陽能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，其銘牌相關數據如表：

水箱容積0.1m3	額定電壓220V
集熱管采光面積1.5m2	額定功率1500W

（1）小明查閱資料得知，當地晴天平均1m²采光面在1h內接收的太陽能為2.1×10⁶ J．
則晴天時，每天日照時間按8h計算，熱水器一天中接收的太陽能是多少？若這些太陽能全部被水吸收，可使滿箱水的溫度升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）陰天時，為使滿箱水升高的溫度與晴天相同，水吸收的熱量50%由電輔助提供，則需電輔助正常加熱多長時間？（不計熱量損失）
（3）請說出利用太陽能的一個優點．

Answer 1

分析：（1）已知太陽能熱水器1m²面積在1h內得到的太陽輻射平均為2.1×10⁶J，知道集熱器的總有效光照面積和接收太陽能的時間，求出每天共吸收的太陽能；
已知太陽能熱水器每天接收的太陽輻射能等于水吸收的熱量，又知道水的體積可求水的質量，根據吸熱公式求水的末溫；
（2）已知電熱器產生的熱量和額定功率，利用公式t=

W

P

得到正常加熱時間；
（3）太陽能的特點：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）晴天時，熱水器一天接收的太陽能：Q=2.1×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×8h=2.52×10⁷J，
∵ρ=

m

V

，
滿箱水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg，
∵Q=cm△t，
∴水升高的溫度為△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=60℃；
（2）陰天時，W=Q_放=50%×Q=50%×2.52×10⁷J=1.26×10⁷J，
正常加熱時間為t=

W

P

=

1.26×107J

1500W

=8400s；
（3）使用太陽能熱水器的好處有：無污染，是清潔能源、成本低．
答：
（1）晴天時，熱水器一天接收的太陽能為2.52×10⁷J，可以使水溫升高60℃；
（2）需電輔助正常加熱8400s；
（3）使用太陽能熱水器的好處有：無污染，是清潔能源、成本低．

點評：本題主要考查了熱量的計算和電功率計算公式的應用及對太陽能優點的認識．