Question

太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的裝置，為了有效利用太陽能，某興趣小組對“吸收太陽能與物體表面顏色之間的關(guān)系”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究：在黑色和白色的塑料袋內(nèi)裝了質(zhì)量相同的水，插入溫度計(jì)后系好，放在太陽光下曝曬，每隔相同時(shí)間讀出溫度計(jì)示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如下：

塑料袋	水的質(zhì)量/㎏	初溫/℃	溫度t1/℃	溫度t2/℃	溫度t3/℃	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色透明	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

（1）他們在實(shí)驗(yàn)中采用的科學(xué)研究方法是

控制變量法

．
（2）由以上研究可知，太陽能熱水器集熱管的吸熱表面顏色以

黑

色為宜．
（3）某太陽能熱水器裝水量為100㎏的水，集熱管接收太陽能的有效面積為2㎡，若每小時(shí)1㎡上接收太陽能約為2.1×10⁶J，則熱水器每小時(shí)接收太陽能多少J？裝滿水后每小時(shí)水的溫度可升高多少？
（4）若改用效率為70%天然氣熱水器加熱，使100㎏的水升高相同的溫度，需要燃燒多少m³的天然氣？（天然氣的熱值為4×10⁷J/m³）

Answer 1

分析：（1）控制變量法指的是當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多個(gè)因素影響時(shí)，為了研究其中某一個(gè)因素的變化對結(jié)果有何影響，就必須控制其他幾個(gè)因素保持不變的方法．
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同樣質(zhì)量的水同樣的時(shí)間哪一個(gè)的溫度升高的快．
（3）太陽能放出的能量E=時(shí)間×面積×輻射強(qiáng)度，又因E=Q_水吸，根據(jù)熱量的計(jì)算公式Q=cm△t，則可以計(jì)算出水升高的溫度．
（4）因?yàn)镼_放η=Q_水吸，則mq×70%=Q_水吸，m即為天然氣燃燒的體積．

解答：解：（1）根據(jù)題目中的表格可知，水的質(zhì)量相同，而只是裝水的容器不同，通過此來做研究比較，
故答案為；控制變量法；
（2）由表格中數(shù)據(jù)分析可知，黑色塑料袋內(nèi)水的溫度明顯要高于白色塑料袋內(nèi)的水的溫度，
故答案為：黑色；
（3）熱水器上接收到的太陽能E=1h×2m²×2.1×10⁶J/（m²?h）=4.2×10⁶J，
答：熱水器每小時(shí)接收太陽能4.2×10⁶J；
水箱中水升高的溫度△t=

Q

cm

=

4.2×106J

4.2×103J/(kg?°C)×100kg

=10℃，
答：裝滿水后每小時(shí)水的溫度可升高10℃；
（4）Q_放η=Q_水吸，所以mq×70%=4.2×10⁶J，
則m=

4.2×106J

4×107J/m3×70%

=0.15m³，
答：需要燃燒0.15m³的天然氣．

點(diǎn)評：本題主要考查的是吸收太陽能與物體表面顏色之間的關(guān)系及熱量的計(jì)算．