Question

3．阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器    太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要．它具有安全、节能、环保等优点．
    如图1所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图”所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
    玻璃吸热管工作原理如图2所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．请回答以下问题：

（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力大于重力．
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上？简单说明理由．不能；因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水．
（3）将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析 （1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，根据物体的漂浮条件回答；
（2）玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料，吸收太阳辐射热，传递给水，水吸热温度升高；若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量．

解答 解：（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，受到水的浮力大于重力而向上运动，另一侧的水向下运动，形成对流；
（2）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面；因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J．
故答案为：（1）大于；（2）不能；因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；（3）水吸收的热量为1.68×10⁷J．

点评 本题考查了学生对物体的浮沉条件、热量的计算，要学会审题，从复杂的题干中搜集有用信息．计算时注意温度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末温）的区别．