Question

19．太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置．某品牌太阳能热水器，在晴天能接到的太阳能平均辐射强度（用R表示）为R=300J/（m²•s），它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J．该太阳能热水器集热管接受太阳照射时的有效面积是2m²，贮水箱中盛有0.1m³的水．
（1）贮水箱中盛有水的质量；
（2）若在阳光下照射10min，所接到的太阳能多少；
（3）若这些太阳能全部被水吸收，贮水箱中的水温可升高多少度．[ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）知道水的体积，根据m=ρV求出贮水箱中盛有水的质量；
（2）根据R=300J/（m²•s）求出在阳光下照射10min所接到的太阳能；
（3）根据题意可知水吸收的热量，根据Q_吸=cm△t求出贮水箱中的水升高的温度．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，贮水箱中盛有水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
（2）在阳光下照射10min所接到的太阳能：
E=2m²×300J/（m²•s）×10×60s=3.6×10⁵J；
（3）由题意可知，水吸收的热量：
Q_吸=E=3.6×10⁵J，
由Q_吸=cm△t可得，贮水箱中的水升高的温度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$≈0.86℃．
答：（1）贮水箱中盛有水的质量为100kg；
（2）若在阳光下照射10min，所接到的太阳能为3.6×10⁵J；
（3）若这些太阳能全部被水吸收，贮水箱中的水温可升高0.86℃．

点评 本题考查了密度公式和吸热公式以及接收到太阳能的计算，与生活相连，使学生觉得学有所用，激发了学生的学习兴趣．