Question

4．在新农村建设中很多楼房顶上装有太阳能热水器，如下图所示的是一种电能辅助式太阳能热水器，晴天时所有的真空镀膜管能够接收的太阳能是：每小时能将2.1×
10⁶J的太阳能转化为水的内能，电热管上标有“220V  1500W”．
（1）晴天时用太阳能加热，一天以10h计算，可以将100kg，初温为20℃的水加热到多高的温度？[水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）阴雨天时用电加热，如果消耗的电能全部转化为水的内能，热水器在额定电压下工作，将上述同样质量的初温相同的水加热到同样的温度需要多长的时间？
（3）请你说说利用太阳能有什么优点？

Answer 1

分析 （1）根据题意求出一天接收的太阳能，再根据Q=cm（t-t₀）求出水的末温；
（2）知道功率和消耗的电能，根据W=Pt求出加热的时间；
（3）太阳的优点很多，如太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：
第一：它是人类可以利用的最丰富的能源．取之不尽，用之不竭．
第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值．
第三：太阳能是一种洁净的能源．在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡．绝对不会造成污染和公害．
说法只要合理即可．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=Q_太=2.1×10⁶J×10=2.1×10⁷J，
由Q=cm（t-t₀）得水的末温：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₀=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$+20℃=70℃；
（2）根据题意可知消耗的电能W=Q_吸=2.1×10⁷J，
由W=Pt得电加热器加热的时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{1500W}$=14000s；
（3）太阳能优点：取之不尽、清洁无污染、可直接利用等等．
答：（1）晴天时用太阳能加热，一天以lOh计算，可以将100kg，初温为20℃的水加热到70℃；
（2）将上述同样质量的初温相同的水加热到同样的温度需要14000s；
（3）太阳能优点：取之不尽、清洁无污染、可直接利用等等．

点评 本题将热学的吸热公式和电学的电功率相结合，虽属于基础知识，但要求灵活运用．