Question

4．如圖所示的太陽能熱水器，它的水箱容最為120L，熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率為40%．該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4×10³W/m²（即平均毎平方米毎秒鐘太陽輻射為1.4×10³J）•如果將整箱水的溫度從20℃加熱到70℃，需要陽光照射5h，那么
（1）整箱水的貨量多大？整箱水需要吸收的熱量是多少？
（2）熱水器上集熱器的面積至少要多大？

Answer 1

分析 （1）利用密度公式先求出水的質(zhì)量，結(jié)合吸熱公式求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)利用率求出接受的太陽能，結(jié)合太陽輻射功率求出面積．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量為：m=ρV=1×10³kg/m³×120×10^-3 m³=120kg
整箱水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×120kg×（70℃-20℃）=2.52×10⁷J；
（2）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$得：
太陽能熱水器接收的能量為：E=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{7}J}{40%}$=6.3×10⁷J
熱水器上集熱箱的面積為：S=$\frac{E}{Pt}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.4×1{0}^{3}W/{m}^{2}×5×3600s}$=2.5m²．
答：（1）水的質(zhì)量為120kg；吸收的熱量2.52×10⁷J；
（2）熱水器上集熱器的面積至少要2.5m²．

點評 該題考察了學(xué)生對于太陽能吸熱的問題，關(guān)鍵是水的質(zhì)量屬于隱含條件，另外一點是利用率的理解是難點．