Question

【題目】下表是某電輔式太陽(yáng)能熱水器的部分參數(shù)，夏天用溫度為20℃的水將保溫桶充滿．假設(shè)熱水器接收到的太陽(yáng)能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，試求：

保溫桶容積（L）		150
采光面積（m2）		2.5
水溫（℃）	夏天	45～90
	冬天	40～60
電熱管		220V 2000W

（1）當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時(shí)，需要多少太陽(yáng)能？
（2）若晚間無(wú)陽(yáng)光時(shí)用電熱管加熱，達(dá)到同樣要求，在電熱管不計(jì)熱量損失的情況下需熱多長(zhǎng)時(shí)間？
（3）請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)出一條太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)。

Answer 1

【答案】
（1）

8.82×107J

（2）

6.125h

（3）

節(jié)能、無(wú)污染、環(huán)保、高效利用太陽(yáng)能

【解析】解答：（1）保溫箱充滿水時(shí)：V=150L=0.15m3 ，
由 得，
水的質(zhì)量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg；
當(dāng)最好的日光充分照射下，水溫達(dá)到最高值，t=90℃，
則水吸收的熱量Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×107J；
因?yàn)樘��?yáng)能有50%被水吸收；由 得，
所以 。
若晚間無(wú)陽(yáng)光時(shí)用電熱管加熱，達(dá)到同樣要求，
不計(jì)熱量損失時(shí)；即：Q吸=W電=4.41×107J，
由 得，
。
3）普通的電熱水器需消耗電能，煤氣熱水器需消耗煤氣、燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢氣污染空氣，而太陽(yáng)能熱水器都避免這些，具有節(jié)能、無(wú)污染、環(huán)保、高效利用太陽(yáng)能。
答：（1）在最好的日光充分照射下，當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時(shí)，需要吸收8.82×107J的太陽(yáng)能；（2）若晚間無(wú)陽(yáng)光時(shí)用電熱管加熱，達(dá)到同樣要求，在電熱管不計(jì)熱量損失的情況下需加熱6.125小時(shí)；（3）太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能、無(wú)污染、環(huán)保、高效利用太陽(yáng)能。
分析：先利用密度公式m=ρV求出水的質(zhì)量，再根據(jù)吸熱公式Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量；再根據(jù)熱水器接收到的太陽(yáng)的效率計(jì)算太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能；若晚間無(wú)陽(yáng)光時(shí)用電熱管加熱，達(dá)到同樣要求，即利用電熱管將保溫桶里的水溫度由20℃升高到90℃時(shí)，電熱管需加熱需多長(zhǎng)時(shí)間；比較太陽(yáng)能熱水器與普通的電熱水器、煤氣熱水器的不同，可知太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)。