Question

【題目】2010年上海世博會通過大面積推廣應用太陽能等以低能耗、低污染、低排放為特點的綠色環保技術，來體現“城市，讓生活更美好”的主題．
如圖所示的太陽能熱水器，它的水箱容量為120L，熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率為40%，在與陽光垂直的地球表面上每平方米得到的太陽輻射功率約為P=1400W．如果將整箱水的溫度從20℃加熱到70℃，需要陽光照射5h，那么：

（1）一箱水需要吸收的熱量是多少？
（2）熱水器上集熱器的面積至少要多大？[水的比熱容是：4.2×103J/（kg℃）]．

Answer 1

【答案】
（1）解：由ρ= 得：

m=ρv水=1×103kg/m3×0.12m3=120kg；

水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×120kg×（70℃﹣20℃）=2.52×107J

（2）解：這臺太陽能熱水器獲得的輻射功率：

P太=s×1.4kW/m2；

由P= 可得太陽照射5h獲得的太陽能：

W總=P太t=s×1.4kW/m2×5h；

由η= 可得：

Q吸′=W有=s×1.4kW/m2×5h×40%=s×1400W/m2×5×3600s×40%；

熱水器集熱器面積：

s= = =2.5m2

【解析】（1）利用密度公式m=ρv先計算出水的質量m，然后再利用熱量的計算公式Q吸=cm△t計算出水吸收的熱量；（2）利用熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率，計算出太陽能熱水器接受的熱量；然后再利用功率的公式P= 計算出1m2所接受的熱量，最后計算出熱水器上集熱器的面積s．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解功率計算公式的應用的相關知識，掌握功率的計算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s，以及對熱量的計算的理解，了解熱量的計算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質量；t0 是初始溫度；t 是后來的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放．