Question

2．如表是某電輔式太陽能熱水器的部分參數(shù)，夏天用溫度為20℃的水將保溫桶充滿，假設(shè)熱水器接收到的太陽能有40%被水吸收，在最好的日光下充分照射，試求：

保溫桶的容積/L		100
采光面積/㎡		2.5
水溫/℃	夏天	40-80
	冬天	35-55
電熱管		220V2000W

（1）當水溫恰好達到最高時，需要多少太陽能？
（2）若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，在正常工作時，電熱管的效率為80%的情況下需加熱多長時間？
（3）請簡要說出一條太陽能熱水器的優(yōu)點和一條使用注意事項．

Answer 1

分析 （1）先利用密度公式m=ρV求出水的質(zhì)量，再根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；再根據(jù)熱水器接收到的太陽的效率計算太陽能熱水器吸收的太陽能．
（2）若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，知道吸收的熱量，利用效率公式求需要消耗的電能，再利用t=$\frac{W}{P}$求需加熱需多長時間．
（3）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產(chǎn)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(huán)境帶來污染．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得保溫箱充滿水時水的質(zhì)量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg；
當最好的日光充分照射下，水溫達到最高值，t=80℃，
Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁷J；
因為太陽能有40%被水吸收；
所以需要太陽能：
E=$\frac{{Q}_{吸}}{40%}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{40%}$=6.3×10⁷J；
（2）若晚間無陽光時用電熱管加熱，達到同樣要求，不計熱量損失時；即：Q_吸=W_電；
又因為W_電=Pt；
所以需要時間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{2000W}$=12600s=3.5h；
（3）太陽能熱水器具有節(jié)能、無污染的優(yōu)點．使用時注意經(jīng)常清除太陽能熱水管上的灰塵．
答：（1）當水溫恰好達到最高時，需要6.3×10⁷J太陽能；
（2）在正常工作時，電熱管的效率為80%的情況下需加熱3.5h的時間；
（3）太陽能熱水器具有節(jié)能、無污染的優(yōu)點．使用時注意經(jīng)常清除太陽能熱水管上的灰塵．

點評 本題考查了學生熱量的計算和能量的利用率的運用，需注意利用太陽能和電加熱的目的一樣，是將熱水器里的水加熱到一定的溫度．