Question

17．太陽(yáng)能熱水器是直接利用太陽(yáng)能給水加熱的裝置，下圖是某品牌太陽(yáng)能熱水器，它的吸熱板面積為2.5m²，水箱容積為100L．若在有效日照情況下1m²吸熱板1h內(nèi)接收的太陽(yáng)能約為2.1×10⁶J．每日有效日照時(shí)間為8h，求：
（1）水箱裝滿水時(shí)水的質(zhì)量．
（2）每日有效日照時(shí)間內(nèi)熱水器吸收的太陽(yáng)能．
（3）若水箱裝滿水，在有效日照時(shí)間內(nèi)水的溫度從22℃升高到42℃，求熱水器的效率．

Answer 1

分析 （1）水箱裝滿水時(shí)水的體積和水箱的容積相等，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量；
（2）在有效日照情況下1m²吸熱板1h內(nèi)接收的太陽(yáng)能約為2.1×10⁶J，據(jù)此求出每日有效日照時(shí)間內(nèi)熱水器吸收的太陽(yáng)能；
（3）知道水的質(zhì)量、初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出熱水器的效率．

解答 解：（1）水箱裝滿水時(shí)水的體積：
V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
（2）每日有效日照時(shí)間內(nèi)熱水器吸收的太陽(yáng)能：
E=2.1×10⁶J/（h•m²）×8h×2.5m²=4.2×10⁷J；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（42℃-22℃）=8.4×10⁶J，
熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{7}J}$×100%=20%．
答：（1）水箱裝滿水時(shí)水的質(zhì)量為100kg；
（2）每日有效日照時(shí)間內(nèi)熱水器吸收的太陽(yáng)能為4.2×10⁷J；
（3）熱水器的效率為20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度公式和吸熱公式、效率公式的應(yīng)用，根據(jù)題意得出每日有效日照時(shí)間內(nèi)熱水器吸收的太陽(yáng)能是關(guān)鍵．