Question

8．太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计（温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见），放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量（m/kg）	初　温 （t/℃）	温　度 （t1/℃）	温　度 （t2/℃）	温　度 （t3/℃）	…
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

根据上述数据回答下列问题：
（1）通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（2）小明家使用的太阳能热水器的说明书如下表．若在太阳能热水器的水箱中装有80kg的水，在太阳照晒下每小时温度升高7.5℃，则

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m2
效　　率	60%
使　用　年　限	15年

①该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？
②该地区每小时、每平方米的面积上接收到的太阳能（用字母“E”表示）是多少？

Answer 1

分析 （1）在同样的条件下，黑色瓶内水温度的升高的多，水吸热多，说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（2）①知道水的质量，又知道水温的变化和水的密度，利用吸热公式求水吸收的热量；
②求出了水吸收的热量，又知道采光面积、热水器的吸热效率，求热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能．

解答 解：（1）通过实验说明黑颜色物体的吸热能力强，太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜；
（2）①水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×7.5℃=2.52×10⁶J；
②热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能为E，
因为Q_吸=E×1.5×3600×60%，
所以E=$\frac{{Q}_{吸}}{1.5×3600×60%}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{1.5×3600×60%}$=2.8×10⁶J．
故答案为：（1）黑色；
（2）①该热水器中的水每小时吸收的热量是2.52×10⁶J；②该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是2.8×10⁶J．

点评 本题考查了密度公式、吸热公式，涉及到控制变量法和从提供的表格中搜集信息，属于难题．