Question

15．某太陽能熱水器中裝有 40L 的水，陽光照射一段時間后，水溫從 10℃升高 50℃，已知 c _水=4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）這段時間熱水器中的水所吸收的熱量；
（2）如果這段時間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是 2.8×10⁷J，則這段時間該熱水 器的效率是多少？
（3）就如何提高太陽能熱水器的效率，談一談你的構想．（寫一點）

Answer 1

分析 （1）先根據密度公式的變形公式求出水的質量，又知道水的比熱容和溫度變化量，利用吸熱公式Q_吸=cm△t計算水吸收的熱量（有用能量）；
（2）又熱水器接收到太陽輻射的熱量，利用效率公式求該熱水器的效率；
（3）從水箱的保溫效果、吸熱管的接收面積和材料性能等方向進行解答．

解答 解：（1）水的體積V=40L=40dm³=0.04m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.04m³=40kg，
則水所吸收的熱量
Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×50℃=8.4×10⁶J．
（2）熱水器接收到太陽輻射的熱量Q_總=2.8×10⁷J，
則這段時間該熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2.8×1{0}^{7}J}$×100%=30%．
（3）影響太陽能熱水器效率的因素有：水箱的保溫效果，吸熱管的接收面積，吸熱管材料性能的優(yōu)差等，
因此可以增強水箱的保溫效果（或增大吸熱管的接收面積或選擇優(yōu)質的吸熱管材料）來提高太陽能熱水器的效率．
答：（1）這段時間該熱水器中的水吸收的熱量為8.4×10⁶J；
（2）該熱水器的效率是30%；
（3）可以增強水箱的保溫效果（或增大吸熱管的接收面積或選擇優(yōu)質的吸熱管材料）來提高太陽能熱水器的效率．

點評 本題考查了學生對吸熱公式和效率公式的運用，要學會審題，從復雜的題干中搜集有用信息，計算時注意溫度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末溫）的區(qū)別．