Question

5．目前人类正在积极开发和利用太阳能，例如太阳能热水器，某一太阳能热水器2h内平均使质量为36kg的水从20℃升高到30℃．
（1）请写出一条太阳能的优点：取之不尽用之不竭，且清洁无污．
（2）求热水器中水吸收的热量是多少？
（3）如果这台太阳能热水器每平方米面积上的功率是500w，且能把接收到的太阳能的20% 转化为内能，求这台热水器接收太阳能的有效面积是多少m²？

Answer 1

分析 （1）太阳能是一种新型的能源，取之不尽用之不竭，且无污染；
（2）根据热量的计算公式为Q_吸=cm△t，计算出水吸收了多少的热量；
（3）太阳能的有效能量转变为水的内能即水吸收的热量，所以20%E=Q，据此求出接收到的太阳能；根据Q=Pt求出热水器每平方米面积上会得到的热量，然后根据E=QS求出有效面积．

解答 解：（1）太阳能是一种新型的能源，越来越被广泛利用．它的优点很多，比如：太阳能分布广阔，取之不尽用之不竭，且清洁无污染；
（2）吸收的热量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×36kg×（30℃-20℃）=1.512×10⁶J；
（3）2h内太阳能热水器接收的能量：
E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.512×1{0}^{6}J}{20%}$=7.56×10⁶J；
2h内热水器每平方米面积上会接收的能量：
Q=Pt=500W×2×3600s=3.6×10⁶J；
则热水器接收太阳能的有效面积S=$\frac{E}{Q}$=$\frac{7.56×1{0}^{6}J}{3.6×1{0}^{6}J}$=2.1m²．
答：（1）取之不尽用之不竭，且清洁无污．
（2）水吸收了1.512×10⁶J的热量；
（3）热水器接收太阳能的有效面积是2.1m²．

点评 本题考查了学生对吸热公式、功及功率公式的掌握和运用，提高了学生积极开发新能源的意识，体现了学以致用，有意义．