Question

如图是大戎家的太阳能热水器，它的水箱内贮水100kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为50%，在与阳光垂直的地球表面

Answer 1

解题思路：（1）知道水的质量、水的比热容以及水温的变化，根据吸热公式Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的太阳能；（2）若这些热量用焦炭作燃料完全燃烧提供，Q放=Q吸，再利用Q放=mq求需要焦炭的质量；（3）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=Wt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．

（1）整箱水从20℃加热到70℃吸收的热量：

Q_吸=cm（t-t₀）

=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（70℃-20℃）

=2.1×10⁷J；

（2）由题意可知，Q_放=Q_吸=2.1×10⁷J，

∴由Q_放=mq可得，需要焦炭的质量：

m′=

Q放

q=

2.1×107J

3×107J/kg=0.7kg；

（3）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

W总×100%可得：

Q_吸=W_有=W_总×50%=S×1400W/m²×5×3600s×50%；

热水器集热器面积：

S=

Q吸

1400W/m2×5×3600s×50%=

2.1×107J

1400W/m2×5×3600s×50%≈1.67m²．

答：（1）整箱水从20℃加热到70℃吸收2.1×10⁷J的热量；

（2）整箱水从20℃加热到70℃吸收的热量相当于完全燃烧0.7kg的焦炭；

（3）该热水器上集热器的面积至少要1.67m²．

点评：

本题考点： 太阳能热水器中的热量计算．

考点点评： 本题考查了有关太阳能热水器中的热量计算，分清各量之间的关系是解题此类问题的关键．