题目内容

4.如图所示的太阳能热水器,它的水箱容最为120L,热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%.该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2(即平均毎平方米毎秒钟太阳辐射为1.4×103J)•如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃,需要阳光照射5h,那么
(1)整箱水的货量多大?整箱水需要吸收的热量是多少?
(2)热水器上集热器的面积至少要多大?

分析 (1)利用密度公式先求出水的质量,结合吸热公式求出水吸收的热量;
(2)根据利用率求出接受的太阳能,结合太阳辐射功率求出面积.

解答 解:(1)由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量为:m=ρV=1×103kg/m3×120×10-3 m3=120kg
整箱水吸收的热量为:Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×120kg×(70℃-20℃)=2.52×107J;
(2)根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$得:
太阳能热水器接收的能量为:E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{40%}$=6.3×107J
热水器上集热箱的面积为:S=$\frac{E}{Pt}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.4×1{0}^{3}W/{m}^{2}×5×3600s}$=2.5m2.
答:(1)水的质量为120kg;吸收的热量2.52×107J;
(2)热水器上集热器的面积至少要2.5m2.

点评 该题考察了学生对于太阳能吸热的问题,关键是水的质量属于隐含条件,另外一点是利用率的理解是难点.

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