Question

（2010?岳陽(yáng)）小明家新安裝了一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，晴天用太陽(yáng)能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，其銘牌相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

水箱容積0.1m3	額定電壓220V
集熱管采光面積1.5m2	額定功率1500W

（1）小明查閱資料得知，當(dāng)?shù)厍缣炱骄?m²采光面在1h內(nèi)接收的太陽(yáng)能為2.1×10⁶ J．
則晴天時(shí)，每天日照時(shí)間按8h計(jì)算，熱水器一天中接收的太陽(yáng)能是多少？若這些太陽(yáng)能全部被水吸收，可使?jié)M箱水的溫度升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）陰天時(shí)，為使?jié)M箱水升高的溫度與晴天相同，水吸收的熱量50%由電輔助提供，則需電輔助正常加熱多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱量損失）
（3）請(qǐng)說(shuō)出利用太陽(yáng)能的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）已知太陽(yáng)能熱水器1m²面積在1h內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射平均為2.1×10⁶J，知道集熱器的總有效光照面積和接收太陽(yáng)能的時(shí)間，求出每天共吸收的太陽(yáng)能；
已知太陽(yáng)能熱水器每天接收的太陽(yáng)輻射能等于水吸收的熱量，又知道水的體積可求水的質(zhì)量，根據(jù)吸熱公式求水的末溫；
（2）已知電熱器產(chǎn)生的熱量和額定功率，利用公式t=

W

P

得到正常加熱時(shí)間；
（3）太陽(yáng)能的特點(diǎn)：太陽(yáng)能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染．

解答：解：
（1）晴天時(shí)，熱水器一天接收的太陽(yáng)能：Q=2.1×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×8h=2.52×10⁷J，
∵ρ=

m

V

，
滿箱水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg，
∵Q=cm△t，
∴水升高的溫度為△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=60℃；
（2）陰天時(shí)，W=Q_放=50%×Q=50%×2.52×10⁷J=1.26×10⁷J，
正常加熱時(shí)間為t=

W

P

=

1.26×107J

1500W

=8400s；
（3）使用太陽(yáng)能熱水器的好處有：無(wú)污染，是清潔能源、成本低．
答：
（1）晴天時(shí)，熱水器一天接收的太陽(yáng)能為2.52×10⁷J，可以使水溫升高60℃；
（2）需電輔助正常加熱8400s；
（3）使用太陽(yáng)能熱水器的好處有：無(wú)污染，是清潔能源、成本低．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了熱量的計(jì)算和電功率計(jì)算公式的應(yīng)用及對(duì)太陽(yáng)能優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)．