Question

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，太陽不但用間接方式一直向人類提供賴以生存和發(fā)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(xué)家最近買一臺(tái)太陽能熱水器，他觀察到該熱水器的數(shù)據(jù)如下：

真空管直徑（mm）	70×1800	規(guī)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(qǐng)計(jì)算：
（1）若我市冬季向陽的地方每平方米的面積在一小時(shí)內(nèi)得到的太陽輻射能平均為3×10⁶J．若每天接收太陽能的時(shí)間以8小時(shí)計(jì)算，熱水器能把接收到的太陽能的50%轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)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(tái)標(biāo)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(shí)間？
（3）結(jié)合你所知的太陽能利用，談?wù)勀銓?duì)大規(guī)模開發(fā)利用太陽能的認(rèn)識(shí)．

Answer 1

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(chǎn)生的熱量，即電流要做的功，因?yàn)殡姛崴�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(shí)間；
（3）太陽能的特點(diǎn)是太陽能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時(shí)間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會(huì)給環(huán)境帶來污染．

解答：解：（1）水的質(zhì)量：
m=ρv=1×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
由題知，在8h內(nèi)水吸熱：
Q_吸=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t
∴△t=

Q吸

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×150kg

=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∵P=

W

t

∴t=

W

P

=

Q吸

1500W

=

2.52×107J

1500W

=16800s=4h40min；
（3）由題可知，使用太陽能可以節(jié)能，安全且無污染，但雨天或陰天時(shí)無法使用．
答：（1）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℃；
（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(jié)約電能等，且無污染；但受天氣情況制約．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了密度公式的應(yīng)用、太陽能熱水器的熱量計(jì)算及其使用太陽能熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，從說明書中得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，做題同時(shí)提高了學(xué)生開發(fā)新能源的意識(shí)，有意義！