Question

小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10米高的屋顶上，下表是电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃的水将保温桶充满．假设热水器接受到的太阳能有60%被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求：（g取10N/kg）

保温桶容积L		150
采光面积		2.5
水温/℃	夏天	45--90
	冬天	46--60
电热管		220V 2000W

（1）太阳能热水器是将

 

能转化为

 

能．
（2）把这些水从地面送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？
（3）当水温恰好达到最高时，需吸收多少太阳能？
（4）简要说出一条太阳能热水器的优点．

Answer 1

分析：（1）太阳能热水器是用太阳能来直接给水加热的装置，将太阳能转化为内能；
（2）根据ρ=

m

V

求出水的质量，根据G=mg求出水的重力，根据W=Gh求出对水做的功；
（3）根据吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；再根据热水器接收到的太阳的效率计算太阳能热水器吸收的太阳能．
（4）比较太阳能热水器与普通的电热水器、煤气热水器的不同，可知太阳能热水器的优点．

解答：解：（1）太阳能热水器是将太阳能转化为水的内能；
（2）∵ρ=

m

V

∴保温箱充满水时水的质量m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水的重力G=mg=150kg×10N/kg=1500N，
对水做的功W=Gh=1500N×10m=1.5×10⁴J；
（3）当最好的日光充分照射下，水温达到最高值，t=90℃，
∴Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×10⁷J；
∵太阳能有60%被水吸收；
∴Q_太阳=

Q吸

60%

=

4.41×107J

60%

=7.35×10⁷J；
（4）太阳能热水器具有节能、无污染、环保、高效利用太阳能的优点．
答：（1）太阳能；内能；（2）对水做的功为1.5×10⁴J；
（3）吸收的太阳能为7.35×10⁷J；
（4）太阳能热水器具有节能、无污染、环保、高效利用太阳能的优点．

点评：本题考查了学生对质量、重力、功、热量的计算公式和能量的利用率的理解和掌握，难度不大．