Question

有一種太陽能、電能兩用熱水器，它接收太陽能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.25m²能將接收的太陽能的50%轉化為水的內能．它的電熱水器銘牌見下表．

（1）晴天時，用太陽能加熱．每年6月份，合肥地區向著陽光的地方平均每1m²的面積在1h內得到的太陽輻射能為3.2×10⁶J，如果每天接收太陽能的時間以8h計算，可以將80kg、初溫為20℃的水加熱到多少攝氏度？[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）如果遇到雨天用電能加熱，在額定電壓下工作時，將上述同樣質量、初溫的水加熱到同樣的溫度需多長時間？（假定所消耗的電能全部轉化為水的內能）
（3）結合本題，談談使用太陽能的優缺點．

Answer 1

解：（1）水所吸收的熱量為Q_吸=W₁Stη=3.2×10⁶J/h×1.25m²×8h×50%=1.6×10⁷J
水能加熱的溫度為==67.6℃
答：可以將80kg、初溫為20℃的水加熱到67.6℃
（2）用電能所需要的時間=
答：用電能將上述同樣質量、初溫的水加熱到同樣的溫度需3個小時．
（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，
答：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．
分析：（1）首先計算出太陽能釋放的能量E，即為功率×時間×面積，這些能量的50%可轉化為水吸收的熱量，根據熱量的計算公式為Q=cm△t，可以計算出水升高的溫度，那么水加熱到的溫度為初始溫度+升高的溫度；
（2）當用電能加熱時，電能釋放的能量與水吸收的熱量是相等的，根據W=Pt，從而計算出需要的時間；
（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．
點評：本題主要考查了太陽能熱水器的熱量計算及其使用太陽能熱水器的優缺點的認識．