Question

為了響應(yīng)“節(jié)能減排”的號(hào)召，小周家買了一臺(tái)容積為100L的太陽能熱水器．請你與小周一起，對太陽能熱水器進(jìn)行研究與計(jì)算．
（1）太陽能是______能源（填“可再生”或“不可再生”）．太陽的巨大能量來自于太陽內(nèi)部的______反應(yīng)．
（2）小周早晨把熱水器加滿水，溫度傳感器顯示水溫為18℃，下午放學(xué)時(shí)看到顯示的水溫為78℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？與使用電熱水器相比，相當(dāng)于節(jié)約了多少度電？[不計(jì)電熱水器的熱量損失，c_水=4.2×10³J/]
（3）該熱水器的說明書中介紹，真空管熱水器可以把90%的太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，真有這么高的效率嗎？小周查閱資料知道，他們所在地區(qū)單位受光面積上接收太陽能的功率為P，小周還需要測量哪些物理量，并運(yùn)用本題計(jì)算出的熱量Q，就可估測出這臺(tái)熱水器的光熱轉(zhuǎn)化效率？寫出效率η的表達(dá)式．（用代表物理量的字母表示，不需要計(jì)算具體數(shù)據(jù)）

Answer 1

【答案】分析：（1）太陽能是可以源源不斷的從自然界得到的能源，是可再生能源；太陽能來自于太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，聚變又叫熱核反應(yīng)；
（2）根據(jù)Q=C_水m（t₂-t₁）求出水吸收的熱量，這些熱量若有電熱器來加熱，需要消耗同樣多的電能，將單位換算為kw?h．
（3）單位受光面積上接收太陽能的功率乘以光照時(shí)間和受光面積就是吸收的太陽能．
光熱轉(zhuǎn)化效率等于水吸收的熱量和太陽能熱水器吸收太陽能的比值．
解答：解：（1）太陽光可以源源不斷的從自然界得到，是可再生能源．
太陽能來自于太陽內(nèi)部的核聚變．（熱核反應(yīng)）
故答案為：可再生；熱核．
（2）水的總質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg
水吸收的熱量：
Q=c_水m（t₂一t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（78-18）℃=2.52×10⁷J
相當(dāng)于節(jié)約電能=7kW?h=7度
答：熱水器中的水吸收了2.52×10⁷J的熱量；與使用電熱水器相比，相當(dāng)于節(jié)約了7度電．
（3）測出太陽能熱水器的有效受光面積S和兩次水溫記錄之間的光照時(shí)間t．
光熱轉(zhuǎn)化效率：η=×100%
點(diǎn)評：此題考查的是可再生能源的特點(diǎn)、吸收熱量以及轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算等．是一道比較難的綜合題，需要同學(xué)們認(rèn)真分析，尤其是光熱的轉(zhuǎn)化效率．