Question

19．太陽能熱水器是一種常見的利用太陽能的裝置．某品牌太陽能熱水器，在晴天能接到的太陽能平均輻射強度（用R表示）為R=300J/（m²•s），它表示每平方米面積上一秒內接收到的太陽能為300J．該太陽能熱水器集熱管接受太陽照射時的有效面積是2m²，貯水箱中盛有0.1m³的水．
（1）貯水箱中盛有水的質量；
（2）若在陽光下照射10min，所接到的太陽能多少；
（3）若這些太陽能全部被水吸收，貯水箱中的水溫可升高多少度．[ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）知道水的體積，根據m=ρV求出貯水箱中盛有水的質量；
（2）根據R=300J/（m²•s）求出在陽光下照射10min所接到的太陽能；
（3）根據題意可知水吸收的熱量，根據Q_吸=cm△t求出貯水箱中的水升高的溫度．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，貯水箱中盛有水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
（2）在陽光下照射10min所接到的太陽能：
E=2m²×300J/（m²•s）×10×60s=3.6×10⁵J；
（3）由題意可知，水吸收的熱量：
Q_吸=E=3.6×10⁵J，
由Q_吸=cm△t可得，貯水箱中的水升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$≈0.86℃．
答：（1）貯水箱中盛有水的質量為100kg；
（2）若在陽光下照射10min，所接到的太陽能為3.6×10⁵J；
（3）若這些太陽能全部被水吸收，貯水箱中的水溫可升高0.86℃．

點評 本題考查了密度公式和吸熱公式以及接收到太陽能的計算，與生活相連，使學生覺得學有所用，激發了學生的學習興趣．