Question

6．太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，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　度源：] （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表，

容积	100L
集热箱的采光面积	2㎡
效率	35%
使用年限	15年

若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每半小时温度升高5℃，则该热水器中的水每半小时吸收的热量是多少？该热水器中午每分钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

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）从表中知道热水器的容积，利用密度公式求出水的质量，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；
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）V=100L=100×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
热水器中的水每半小时吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×5℃=2.1×10⁶J；
因为Q_吸=Q×2㎡×30min×35%，
所以热水器中午每分钟每平方米的面积上获得的太阳能：
Q=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{2{m}^{2}×30min×35%}$=1×10⁵J/m²•min．
故答案为：（1）黑色；
（2）该热水器中的水每半小时吸收的热量是2.1×10⁶J；
该热水器中午每分钟每平方米的面积上获得的太阳能是1×10⁵J．

点评 本题考查了密度公式、吸热公式的应用，涉及到从提供的表格中搜集信息，属于难题．