Question

2．太陽能熱水器是吸收太陽輻射能將水加熱的裝置，環(huán)保，節(jié)能，壽命高，無污染．某品牌太陽能熱水器，容量為200L．某天，該太陽能熱水器在滿水的情況下，水溫從20℃上升至70℃．杭州地區(qū)平均每平方米面積每小時接受太陽能約2.8×10⁶J，且當天日照時間為8小時，該熱水器集熱的有效面積約為3m²，則
（1）該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）請說出太陽能熱水器的優(yōu)點和缺點各一個．

Answer 1

分析 （1）知道該地區(qū)平均每平方米面積每小時接受太陽能、當天日照時間和熱水器集熱的有效面積可以求出一天中接受的太陽能；知道水的體積和密度，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，然后利用Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，最后根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率；
（2）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環(huán)境帶來污染；但把水加熱到預(yù)定溫度需要較長的時間，并受天氣影響的制約．

解答 解：
（1）太陽能熱水器接受的太陽能：
E=2.8×10⁶J/（h•m²）×8h×3m²=6.72×10⁷J；
水的體積V_水=200L=200dm³=0.2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（70℃-20℃）
=4.2×10⁷J；
則該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{6.72×1{0}^{7}J}$×100%=62.5%．
（2）使用太陽能的優(yōu)點：節(jié)約能源無污染，
缺點：把水加熱到預(yù)定溫度需要較長的時間，并受天氣影響的制約．
答：（1）該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為62.5%；
（2）優(yōu)點：節(jié)約能源無污染；缺點：把水加熱到預(yù)定溫度需要較長的時間，并受天氣影響的制約．

點評 本題主要考查了質(zhì)量的計算、熱量的計算、效率的計算和對太陽能的了解，涉及到的知識點多、綜合性強，與實際生活相聯(lián)系，使學生認識到學了物理有用，屬于中考常見題型．