Question

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。

如图甲所示，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。如图乙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。

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内能，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。

图乙

图甲

请回答以下问题

（1）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　▲　能，将管内的水加热；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　▲　重力。

（2）你认为　▲　（选填“能”或“不能”）将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上，理由是　▲　。

（3）水箱中升温后的水与原来在地面上相比较，哪些形式的能发生了变化？　▲　。（需填两种能）(2分)

（4）将质量为100kg的初温为15℃的水加热到55℃，求这些水需要吸收的热量为　▲　J。

[水的比热容4.2×10³J/(kg・℃)] (2分)

（5）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%(即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能)，该地点太阳能辐射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²(即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J)。在第(4)小题中水吸收的热量由该热水器提供，则需要加热的时间为　▲　秒。 (2分)

Answer 1

（1）内   大于   

（2）不能  因为玻璃是热的不良导体，集热管中又是真空，不利于将热量传递给管内的水

（3）内能   势能（重力势能、机械能）

（4）1.68×10⁷J（2分）

（5）15000（2分）