Question

2．太陽(yáng)能熱水器是吸收太陽(yáng)輻射能將水加熱的裝置，環(huán)保，節(jié)能，壽命高，無(wú)污染．某品牌太陽(yáng)能熱水器，容量為200L．某天，該太陽(yáng)能熱水器在滿水的情況下，水溫從20℃上升至70℃．杭州地區(qū)平均每平方米面積每小時(shí)接受太陽(yáng)能約2.8×10⁶J，且當(dāng)天日照時(shí)間為8小時(shí)，該熱水器集熱的有效面積約為3m²，則
（1）該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）請(qǐng)說(shuō)出太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各一個(gè)．

Answer 1

分析 （1）知道該地區(qū)平均每平方米面積每小時(shí)接受太陽(yáng)能、當(dāng)天日照時(shí)間和熱水器集熱的有效面積可以求出一天中接受的太陽(yáng)能；知道水的體積和密度，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，然后利用Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，最后根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率；
（2）太陽(yáng)能的特點(diǎn)是太陽(yáng)能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染；但把水加熱到預(yù)定溫度需要較長(zhǎng)的時(shí)間，并受天氣影響的制約．

解答 解：
（1）太陽(yáng)能熱水器接受的太陽(yáng)能：
E=2.8×10⁶J/（h•m²）×8h×3m²=6.72×10⁷J；
水的體積V_水=200L=200dm³=0.2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.2m³=200kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（70℃-20℃）
=4.2×10⁷J；
則該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{6.72×1{0}^{7}J}$×100%=62.5%．
（2）使用太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源無(wú)污染，
缺點(diǎn)：把水加熱到預(yù)定溫度需要較長(zhǎng)的時(shí)間，并受天氣影響的制約．
答：（1）該熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為62.5%；
（2）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源無(wú)污染；缺點(diǎn)：把水加熱到預(yù)定溫度需要較長(zhǎng)的時(shí)間，并受天氣影響的制約．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了質(zhì)量的計(jì)算、熱量的計(jì)算、效率的計(jì)算和對(duì)太陽(yáng)能的了解，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)了物理有用，屬于中考常見題型．