Question

9．太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用．如圖，是一臺容積為100L的太陽能熱水器．
（1）太陽能是可再生能源（填“可再生”或“不可再生”）．太陽的巨大能量來自于太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)．
（2）太陽能熱水器加滿水，水的質(zhì)量是多大？
（3）水溫由18℃升高到78℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？
【不計電熱水器的熱量損失，c_水=4.2×10³J/（Kg•℃）】
（4）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，并運用本題計算出的熱量Q，就可估測出這臺熱水器的光熱轉(zhuǎn)化效率？寫出效率η的表達式．（用代表物理量的字母表示，不需計算具體數(shù)據(jù)）

Answer 1

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）由ρ=$\frac{m}{V}$變形可求得水的質(zhì)量；
（3）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．
（4）單位受光面積上接收太陽能的功率乘以光照時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)）．
（2）水的體積V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的總質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
（3）水吸收的熱量：Q=c_水m（t₂一t₁）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（78-18）℃=2.52×10⁷J；
（4）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間t．
光熱轉(zhuǎn)化效率：η=$\frac{Q}{PtS}$×100%．
答：（1）可再生；核聚變；
（2）水的總質(zhì)量為100kg；
（3）熱水器中的水吸收了2.52×10⁷J熱量；
（4）η=$\frac{Q}{PtS}$×100%．

點評 此題考查的是可再生能源的特點、吸收熱量以及轉(zhuǎn)化效率的計算等．是一道比較難的綜合題，需要同學(xué)們認真分析，尤其是光熱的轉(zhuǎn)化效率．