Question

小李家买了一台容积为100L的太阳能热水器．小李好奇，利用所学的物理知识对太阳能热水器进行了研究．
（1）太阳能是

 

能源（填“可再生”或“不可再生”），太阳的巨大能量来自于太阳内部的

 

反应．
（2）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90%的太阳能转化为水的内能，真有这么高的效率吗？
①小李查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P．小李还需要测量哪些物理量（要标明符号），就可估测出这台热水器的光热转化效率？
②推导出热水器的光热转化效率η的表达式．（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）

Answer 1

分析：（1）太阳能是可以源源不断的从自然界得到的能源，是可再生能源；太阳能来自于太阳内部的核聚变反应，聚变又叫热核反应；
（2）根据Q=c_水m（t₂-t₁）和接收太阳能E=Pt可判断需要测量的物理量．
（3）光热转化效率等于水吸收的热量和太阳能热水器吸收太阳能的比值．

解答：解：（1）太阳光可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源．
太阳能来自于太阳内部的核聚变（热核反应）．
（2）①由η=

Q吸

E

可知测量光热转化效率，需要测量出Q_吸和E，而根据Q=c_水m（t一t₀）可知：测量水吸收的热量需要测量的物理量有：装满时水的初温t₀、加热后水的末温t；
根据E=PSt，需要测量经过的时间T．
②装满水的体积为V，装满水的质量m=ρ_水V，则水吸收的热量Q_吸=c_水m（t₂-t₁）=c_水ρ_水V（t-t₀） 
吸收的太阳能E=PTS；
热水器的光热转化效率η=

Q吸

E

=

c水ρ水V(t-t0)

PTS

．
答：（1）可再生；热核（聚变）．                         
（2）①受光面积S、装满水的初温t₀、加热后水的末温t、经过的时间T．   
②表达式为：η=

Q吸

E

=

c水ρ水V(t-t0)

PTS

．

点评：此题考查的是可再生能源的特点、吸收热量以及转化效率的计算等．是一道比较难的综合题，需要同学们认真分析，尤其是光热的转化效率．