Question

如图所示的太阳能热水器，它的水箱装有120Kg的水，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上

Answer 1

解题思路：（1）利用密度公式m=ρv先计算出水的质量m，然后再利用热量的计算公式Q_吸=cm△t计算出水吸收的热量；

（2）利用热水器上的集热器对太阳能的利用效率，计算出太阳能热水器接受的热量；然后再利用功率的公式P=[W/t]计算出1m²所接受的热量，最后计算出热水器上集热器的面积S．

（3）已知同样效率为40%的煤炉，根据Q=mq可求得节省多少煤．

（1）一箱水需要吸收的热量：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×120kg×（70℃-20℃）=2.52×10⁷J；

（2）这台太阳能热水器获得的辐射功率：

P_太=S×1400W/m²；

由P=[W/t]可得太阳照射5h获得的太阳能：

W_总=P_太t=S×1400W/m²×5×3600s；

由η=

W有用

W总可得：

Q_吸=W_有=W_总×40%=S×1400W/m²×5×3600s×40%；

热水器集热器面积：

S=

Q吸

1400W/m2×5×3600s×40%=

2.52×107J

1400W/m2×5×3600s×40%=2.5m²．

（3）40%Q_放=Q_吸，

则Q_放=

Q吸

40%=

2.52×107J

40%=6.3×10₇J，

由Q_放=mq可得，

m=

Q放

q=

6.3×107J

3×107J/kg=2.1kg．

答：（1）一箱水需要吸收的热量是2.52×10⁷J；

（2）热水器上集热器的面积至少要2.5m²

（3）用了太阳能热水器后每天可以节省2.1kg煤．

点评：

本题考点： 太阳能热水器中的热量计算．

考点点评： 本题考查了关于对太阳能热水器的原理的理解以及相关的热量计算，分清各量之间的关系是解题此类问题的关键．难易程度适中．