Question

已知某太阳能热水器的数据如下表．

真空管直径×长度（mm）	70×1800	规格（支管）	15
外型尺寸（mm）	1840×1597×1765	保温层（mm）	60
水箱容量（L）	150	采光面积（m2）	2.1

已知我市向着阳光的地方每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为 3×10⁶J．若每天接收太阳能的时间以8h计算．正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到60℃，则：
①水箱内的水共吸收多少热量？
②该热水器的效率？
③说出使用太阳能热水器的优点和缺点（各一条即可）[已知c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）从表中知道热水器的容积，利用密度公式求出水的质量，又知道水温的变化和水的比热容，利用吸热公式Q_吸=cm△t计算水吸收的热量．
（2）已知每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，从而可以计算出采光面积为2.1m²的太阳能热水器8h得到的太阳辐射能，可利用公式η=

Q吸

Q

计算热水器的效率．
（3）太阳能的特点是太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染．

解答：解：
（1）∵v=150L=150×10^-3m³=0.15m³，ρ=1×10³kg/m³，
∴水的质量为：
m=ρv=1×10³kg/m³×0.15m³=150kg，
又∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t₀=60℃-20℃=40℃，
∴水吸收的热量为：
Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×40℃=2.52×10⁷J．
答：水箱内的水共吸收2.52×10⁷J的热量．
（2）∵每平方米的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，
∴采光面积为2.1m²的太阳能热水器8h得到的太阳辐射能为：
Q=3×10⁶J/（h?m²）×2.1m²×8h=5.04×10⁷J，
则热水器的效率为：η=

Q吸

Q

=

2.52×107J

5.04×107J

=50%．
答：热水器的效率为50%．
（3）由题可知，使用太阳能可以节能，安全且无污染，但雨天或阴天时无法使用．
优点：使用太阳能可以节约电能等，且无污染；
缺点：但受天气情况制约．

点评：本题考查了密度公式和吸热公式的应用，以及热效率的问题，及其使用太阳能热水器的优缺点的认识，并能从提供的表格中搜集信息，属于难题．