Question

隨著科學技術的發展，人們發現，太陽不但用間接方式一直向人類提供賴以生存和發展的能量，而且還是可能為人類長期地直接提供巨大能量的又一新能源．
小明同學家最近買一臺太陽能熱水器，他觀察到該熱水器的數據如下：

真空管直徑（mm）	70×1800	規格（支管）	15
外形尺寸（mm）	1840×1597×1765	保暖層（mm）	60
水箱容量（L）	150	采光面積（m2）	2.1

請計算：
（1）若我市冬季向陽的地方每平方米的面積在一小時內得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J．若每天接收太陽能的時間以8小時計算，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉化成水的內能，則正常情況下一天該熱水器能把初溫為20℃的一箱水加熱到多少攝氏度？
（2）如果換用一臺標有“220V　1500W”的電熱水器在額定電壓下工作，把同樣的一箱水升高相同的溫度需要多長時間？
（3）結合你所知的太陽能利用，談談你對大規模開發利用太陽能的認識．

Answer 1

解：（1）水的質量：
m=ρv=1×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
由題知，在8h內水吸熱：
Q_吸=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t
∴△t===40℃，
∴能把水加熱到：
t=t₀+20℃=40℃+20℃=60℃；
（2）∵電熱水器在額定電壓下工作，
∴電熱水的電功率：
P=P_額=1500W，
又∵
∴t====16800s=4h40min；
（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：（1）正常情況下一天內該熱水器能把初溫為20℃的一箱水加熱到60℃；
（2）如果換用電熱水器，把同樣的一箱水加熱升高相同的溫度需要4h40min；
（3）使用太陽能可以節約電能等，且無污染；但受天氣情況制約．
分析：（1）由題干提供條件可以求8h水吸收的熱量，再利用吸熱公式求水的溫度變化值；
（2）已知要產生的熱量，即電流要做的功，因為電熱水器在額定電壓下工作，所以電功率為額定功率，利用功率公式求通電時間；
（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：本題主要考查了密度公式的應用、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，從說明書中得到相關信息是本題的關鍵，做題同時提高了學生開發新能源的意識，有意義！