Question

8．閱讀下面的短文，回答問題．
太陽能熱水器
太陽能熱水器可以利用太陽能把水從低溫加熱到高溫．
如圖1所示，太陽能熱水器主要由兩部分構成：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2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內能，將管內的水加熱．向光一側的水被加熱后體積增大、密度變小而向上流動；背光一側的水由于溫度較低、密度較大而向下流動，形成冷熱水循環，最終整箱水都升高至一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用．

向某品牌太陽能熱水器注入50kg的水，陽光照射一段時間后，水溫從10℃升高到50℃．水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）．
（1）太陽能熱水器是通過熱傳遞方式改變水的內能．跟燃氣熱水器相比，太陽能熱水器的優點是節能環保．
（2）這段時間該熱水器中的水吸收的熱量是8.4×10⁶J．
（3）如果這段時間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是2.8×10⁷J，則這段時間該熱水器的效率是30%．
（4）你認為影響太陽能熱水器效率的因素有哪些？

Answer 1

分析 （1）改變內能的方式有兩種：做功和熱傳遞；太陽能熱水器的優點是節能環保；
（2）知道水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求水吸收的熱量；
（3）利用效率公式求出加熱效率；
（4）從多方面考慮影響效率的因素．

解答 解：（1）當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，將內能傳遞給管內的水，使水的內能增大；太陽能的優點是：節能環保；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（50℃-10℃）
=8.4×10⁶J；
（3）該熱水器的效率為：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{接}}$×100%
=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%
=30%
（4）影響太陽能熱水器效率的因素有：水箱的保溫效果差；吸熱管的接受面的大小；吸熱管材料性能的優差等．
答：（1）熱傳遞；節能環保；
（2）這段時間該熱水器中的水吸收的熱量是 8.4×10⁶J．
（3）如果這段時間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是2.8×10⁷J，則這段時間該熱水器的效率是 30%．
（4）影響太陽能熱水器效率的因素有：水箱的保溫效果差；吸熱管的接受面的大小；吸熱管材料性能的優差等．

點評 本題考查了學生對吸熱公式和效率公式的運用，要學會審題，從復雜的題干中搜集有用信息，計算時注意溫度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末溫）的區別．