Question

下表是某電輔式太陽能熱水器的部分參數，夏天用溫度為20℃的水將保溫桶充滿．假設熱水器接收到的太陽能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，試求：

保溫桶容積（L）		150
采光面積（m2）		2.5
水溫（℃）	夏天	45～90
	冬天	40～60
電熱管			220V   2000W

（1）當水溫恰好達到最高時，需要多少太陽能？
（2）若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，在電熱管不計熱量損失的情況下需熱多長時間？
（3）請簡要說出一條太陽能熱水器的優點．

Answer 1

（1）保溫箱充滿水時：
水的質量m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg；
當最好的日光充分照射下，水溫達到最高值，t=90℃，
∴Q_吸=C_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×10⁷J；
∵太陽能有50%被水吸收；
∴Q太陽=

Q吸

50%

=

4.41×107J

50%

=8.82×107J；
答：在最好的日光充分照射下，當水溫恰好達到最高時，需要吸收8.82×10⁷J的太陽能．
（2）若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，不計熱量損失時；即：Q_吸=Q_電；
又∵Q_電=Pt；
∴t=

Q電

P

=

Q吸

P

=

4.41×107J

2000W

=22050s=6.125h；
答：若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，在電熱管不計熱量損失的情況下需加熱6.125小時．
（3）普通的電熱水器需消耗電能，煤氣熱水器需消耗煤氣、燃燒時會產生廢氣污染空氣，而太陽能熱水器都避免這些，具有節能、無污染、環保、高效利用太陽能．
答：太陽能熱水器的優點是：節能、無污染、環保、高效利用太陽能．