Question

太阳能热水器是把太阳能转变成内能的装置，为了有效利用太阳能，某兴趣小组对“吸收太阳能与物体表面颜色之间的关系”进行了实验探究：在黑色和白色的塑料袋内装了质量相同的水，插入温度计后系好，放在太阳光下曝晒，每隔相同时间读出温度计示数，数据记录如下：

（1）他们在实验中采用的科学研究方法是________．
（2）由以上研究可知，太阳能热水器集热管的吸热表面颜色以________色为宜．
（3）某太阳能热水器装水量为100㎏的水，集热管接收太阳能的有效面积为2㎡，若每小时1㎡上接收太阳能约为2.1×10⁶J，则热水器每小时接收太阳能多少J？装满水后每小时水的温度可升高多少？
（4）若改用效率为70%天然气热水器加热，使100㎏的水升高相同的温度，需要燃烧多少m³的天然气？（天然气的热值为4×10⁷J/m³）

Answer 1

解：（1）根据题目中的表格可知，水的质量相同，而只是装水的容器不同，通过此来做研究比较，
故答案为；控制变量法；
（2）由表格中数据分析可知，黑色塑料袋内水的温度明显要高于白色塑料袋内的水的温度，
故答案为：黑色；
（3）热水器上接收到的太阳能E=1h×2m²×2.1×10⁶J/（m²?h）=4.2×10⁶J，
答：热水器每小时接收太阳能4.2×10⁶J；
水箱中水升高的温度△t===10℃，
答：装满水后每小时水的温度可升高10℃；
（4）Q_放η=Q_水吸，所以mq×70%=4.2×10⁶J，
则m==0.15m³，
答：需要燃烧0.15m³的天然气．
分析：（1）控制变量法指的是当实验结果受到多个因素影响时，为了研究其中某一个因素的变化对结果有何影响，就必须控制其他几个因素保持不变的方法．
（2）根据表格中的数据进行分析，同样质量的水同样的时间哪一个的温度升高的快．
（3）太阳能放出的能量E=时间×面积×辐射强度，又因E=Q_水吸，根据热量的计算公式Q=cm△t，则可以计算出水升高的温度．
（4）因为Q_放η=Q_水吸，则mq×70%=Q_水吸，m即为天然气燃烧的体积．
点评：本题主要考查的是吸收太阳能与物体表面颜色之间的关系及热量的计算．