Question

18．太阳能热水器深受广大用户的青睐，如图是雅典牌太阳能热水器．问：
（1）与其它形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？（写出两点即可）
（2）该热水器注满水时，水的总质量是140kg，如果这些水吸收了2.94×l0⁷J的太阳能，它的温度会升高多少摄氏度？（C_水=4.2×l0³ J/（kg•℃）
（3）某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验．经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米²，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20⁰C，经8750s时间后上升到45℃【C_水=4.2×10³）/（kg•℃）】．请计算；垂直于太阳光的1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，它取之不尽用之不竭，是一种新型的能源，越来越被广泛利用；
（2）知道水的质量、水的比热容、水吸收的热量，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水的温度升高值．
（3）已知水的质量与初末温度，由热量公式可以求出水所吸收的热量．根据吸收效率求出总的太阳能，水吸收的热量除以受光面积与光照时间，可以求出1m²表面上，每秒钟接受到的太阳能．

解答 解：（1）与其它形式的能量相比，太阳能无污染，取之不尽；
（2）由Q_吸=c_水m△t可得，水吸热后温度升高值：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}m}$=$\frac{2.94×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×140kg}$=50℃．
（3）水吸收的热量：
Q′=cm′△t=cm′（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-20℃）=1.05×10⁷J；
Q_光=$\frac{Q}{η}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{50%}$=2.1×10⁷J，
则：$\frac{{Q}_{光}}{St}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2{m}^{2}×8750s}$=1200J/（m²•s），
答：（1）与其它形式的能量相比，太阳能具有无污染、取之不尽的优点；
（2）水的温度会升高50℃．
（3）垂直于太阳光的1m²表面上，每秒钟接受到的太阳能是1200J．

点评 本题考查了学生对吸热公式、太阳能优点的了解与掌握、单位时间单位面积上的太阳能，应用热量公式即可正确解题．