Question

6．太陽(yáng)能熱水器具有安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)．為有效利用太陽(yáng)能，某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)“物體吸收太陽(yáng)能的能力與表面顏色之間的關(guān)系”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究：在兩只相同的燒杯中裝有質(zhì)量和初溫相同的水，燒杯外用一個(gè)黑色塑料袋和一個(gè)白色塑料袋密封，插入溫度計(jì)（溫度計(jì)的玻璃泡浸沒(méi)在水中，大部分刻度露出可見(jiàn)），放在陽(yáng)光下曝曬．每隔相同的時(shí)間讀出溫度計(jì)的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如下：

塑料袋 顏色	水的質(zhì)量（m/Kg）	初　溫 （t/℃）	溫　度 （t1/℃）	溫　度源：] （t2/℃）	溫　度 （t3/℃）	…
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：
（1）通過(guò)上面的研究可以推斷：太陽(yáng)能熱水器的集熱管表面顏色以黑色為宜；
（2）小明家使用的太陽(yáng)能熱水器的說(shuō)明書(shū)如表，

容積	100L
集熱箱的采光面積	2㎡
效率	35%
使用年限	15年

若在太陽(yáng)能熱水器的水箱中裝滿水，中午在太陽(yáng)照曬下每半小時(shí)溫度升高5℃，則該熱水器中的水每半小時(shí)吸收的熱量是多少？該熱水器中午每分鐘每平方米的面積上獲得的太陽(yáng)能是多少？

Answer 1

分析 （1）在同樣的條件下，黑色瓶?jī)?nèi)水溫度的升高的多，水吸熱多，說(shuō)明黑顏色物體的吸熱能力強(qiáng)，太陽(yáng)能熱水器的集熱管表面顏色以黑色為宜；
（2）從表中知道熱水器的容積，利用密度公式求出水的質(zhì)量，又知道水溫的變化和水的密度，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
求出了水吸收的熱量，又知道采光面積、熱水器的吸熱效率，求熱水器中午每秒鐘每平方米的面積上獲得的太陽(yáng)能．

解答 解：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明黑顏色物體的吸熱能力強(qiáng)，太陽(yáng)能熱水器的集熱管表面顏色以黑色為宜；
（2）V=100L=100×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
熱水器中的水每半小時(shí)吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×5℃=2.1×10⁶J；
因?yàn)镼_吸=Q×2㎡×30min×35%，
所以熱水器中午每分鐘每平方米的面積上獲得的太陽(yáng)能：
Q=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{2{m}^{2}×30min×35%}$=1×10⁵J/m²•min．
故答案為：（1）黑色；
（2）該熱水器中的水每半小時(shí)吸收的熱量是2.1×10⁶J；
該熱水器中午每分鐘每平方米的面積上獲得的太陽(yáng)能是1×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度公式、吸熱公式的應(yīng)用，涉及到從提供的表格中搜集信息，屬于難題．