Question

已知某太陽(yáng)能熱水器的數(shù)據(jù)如下表．

真空管直徑×長(zhǎng)度（mm）	70×1800	規(guī)格（支管）	15
外型尺寸（mm）	1840×1597×1765	保溫層（mm）	60
水箱容量（L）	150	采光面積（m2）	2.1

已知我市向著陽(yáng)光的地方每平方米的面積在1h內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射能平均為 3×10⁶J．若每天接收太陽(yáng)能的時(shí)間以8h計(jì)算．正常情況下一天內(nèi)該熱水器能把初溫為20℃的一箱水加熱到60℃，則：
①水箱內(nèi)的水共吸收多少熱量？
②該熱水器的效率？
③說(shuō)出使用太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（各一條即可）[已知c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）從表中知道熱水器的容積，利用密度公式求出水的質(zhì)量，又知道水溫的變化和水的比熱容，利用吸熱公式Q_吸=cm△t計(jì)算水吸收的熱量．
（2）已知每平方米的面積在1h內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射能平均為3×10⁶J，從而可以計(jì)算出采光面積為2.1m²的太陽(yáng)能熱水器8h得到的太陽(yáng)輻射能，可利用公式η=

Q吸

Q

計(jì)算熱水器的效率．
（3）太陽(yáng)能的特點(diǎn)是太陽(yáng)能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染．

解答：解：
（1）∵v=150L=150×10^-3m³=0.15m³，ρ=1×10³kg/m³，
∴水的質(zhì)量為：
m=ρv=1×10³kg/m³×0.15m³=150kg，
又∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t₀=60℃-20℃=40℃，
∴水吸收的熱量為：
Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×40℃=2.52×10⁷J．
答：水箱內(nèi)的水共吸收2.52×10⁷J的熱量．
（2）∵每平方米的面積在1h內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射能平均為3×10⁶J，
∴采光面積為2.1m²的太陽(yáng)能熱水器8h得到的太陽(yáng)輻射能為：
Q=3×10⁶J/（h?m²）×2.1m²×8h=5.04×10⁷J，
則熱水器的效率為：η=

Q吸

Q

=

2.52×107J

5.04×107J

=50%．
答：熱水器的效率為50%．
（3）由題可知，使用太陽(yáng)能可以節(jié)能，安全且無(wú)污染，但雨天或陰天時(shí)無(wú)法使用．
優(yōu)點(diǎn)：使用太陽(yáng)能可以節(jié)約電能等，且無(wú)污染；
缺點(diǎn)：但受天氣情況制約．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了密度公式和吸熱公式的應(yīng)用，以及熱效率的問(wèn)題，及其使用太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，并能從提供的表格中搜集信息，屬于難題．