Question

【题目】下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃的水将保温桶充满．假设热水器接收到的太阳能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求：

保温桶容积（L）		150
采光面积（m2）		2.5
水温（℃）	夏天	45～90
	冬天	40～60
电热管		220V 2000W

（1）当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？
（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需热多长时间？
（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点。

Answer 1

【答案】
（1）

8.82×107J

（2）

6.125h

（3）

节能、无污染、环保、高效利用太阳能

【解析】解答：（1）保温箱充满水时：V=150L=0.15m3 ，
由 得，
水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg；
当最好的日光充分照射下，水温达到最高值，t=90℃，
则水吸收的热量Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×107J；
因为太阳能有50%被水吸收；由 得，
所以 。
若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，
不计热量损失时；即：Q吸=W电=4.41×107J，
由 得，
。
3）普通的电热水器需消耗电能，煤气热水器需消耗煤气、燃烧时会产生废气污染空气，而太阳能热水器都避免这些，具有节能、无污染、环保、高效利用太阳能。
答：（1）在最好的日光充分照射下，当水温恰好达到最高时，需要吸收8.82×107J的太阳能；（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需加热6.125小时；（3）太阳能热水器的优点是：节能、无污染、环保、高效利用太阳能。
分析：先利用密度公式m=ρV求出水的质量，再根据吸热公式Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；再根据热水器接收到的太阳的效率计算太阳能热水器吸收的太阳能；若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，即利用电热管将保温桶里的水温度由20℃升高到90℃时，电热管需加热需多长时间；比较太阳能热水器与普通的电热水器、煤气热水器的不同，可知太阳能热水器的优点。