Question

如圖所示為幸福村小芳家新建樓房的太陽能熱水器外觀圖，熱水器的集熱管是由深藍色真空玻璃管構成，儲水罐的頂部有幾個與空氣相連的孔．若每周內有12小時晴朗天氣就可保證小芳一家五口人所需熱水．如果長時間陰雨天氣就必須改為柴油燃燒給儲水罐里的水加熱．請解決以下問題：
（1）太陽能熱水器工作時，把太陽能轉化為水的

 

能．
（2）太陽能熱水器利用多個真空玻璃集熱管，管上涂有黑色物質，這其中涉及的物理知識有（寫一條即可）

 

．
（3）如果儲水罐是底面積為S的圓柱體，罐內水的實際質量為m，加熱過程需要使自來水的溫度升高△t攝氏度；每平方米每小時吸收的太陽能為E，平均每天太陽照射t小時；太陽能熱水器的效率為η，請選用以上數據（用字母表示）推算出集熱管的面積至少是多少平方米？（寫出推導過程）

Answer 1

分析：（1）太陽能熱水器可以把太陽能轉化為水的內能．
（2）不同顏色吸熱能力不同，黑色吸熱能力最強．雙層真空玻璃具有優良的保溫性；
（3）根據吸熱公式表示出水吸收的熱量為，根據W=EtS表示出太陽的總能量，根據效率公式求出集熱管的最小面積．

解答：解：（1）太陽能熱水器工作將水加熱，把太陽能轉化為水的內能；
（2）不同顏色吸熱能力不同，黑色吸熱能力最強；雙層真空玻璃具有優良的保溫性；
（3）水吸收的熱量為：
Q_吸=cm△t，
太陽的總能量是：
W_總=EtS，
太陽能熱水器的效率
η=

Q吸

W總

=

cm△t

EtS

，
集熱管的最小面積：
S=

cm△t

Etη

．
答：（1）內；
（2）真空玻璃可有效減少熱傳遞，具有良好的保溫作用（或集熱管是黑色，可吸收各種顏色的光）；
（3）集熱管的最小面積為S=

cm△t

Etη

．

點評：本題考查了太陽能的利用和太陽能黑色真空管的作用以及吸熱公式、做功公式的應用，明白太陽能效率公式的應用是關鍵．