Question

4．在新農(nóng)村建設(shè)中很多樓房頂上裝有太陽能熱水器，如下圖所示的是一種電能輔助式太陽能熱水器，晴天時(shí)所有的真空鍍膜管能夠接收的太陽能是：每小時(shí)能將2.1×
10⁶J的太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，電熱管上標(biāo)有“220V  1500W”．
（1）晴天時(shí)用太陽能加熱，一天以10h計(jì)算，可以將100kg，初溫為20℃的水加熱到多高的溫度？[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）陰雨天時(shí)用電加熱，如果消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作，將上述同樣質(zhì)量的初溫相同的水加熱到同樣的溫度需要多長的時(shí)間？
（3）請(qǐng)你說說利用太陽能有什么優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意求出一天接收的太陽能，再根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水的末溫；
（2）知道功率和消耗的電能，根據(jù)W=Pt求出加熱的時(shí)間；
（3）太陽的優(yōu)點(diǎn)很多，如太陽能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大特點(diǎn)：
第一：它是人類可以利用的最豐富的能源．取之不盡，用之不竭．
第二：地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值．
第三：太陽能是一種潔凈的能源．在開發(fā)利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡．絕對(duì)不會(huì)造成污染和公害．
說法只要合理即可．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=Q_太=2.1×10⁶J×10=2.1×10⁷J，
由Q=cm（t-t₀）得水的末溫：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₀=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$+20℃=70℃；
（2）根據(jù)題意可知消耗的電能W=Q_吸=2.1×10⁷J，
由W=Pt得電加熱器加熱的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{1500W}$=14000s；
（3）太陽能優(yōu)點(diǎn)：取之不盡、清潔無污染、可直接利用等等．
答：（1）晴天時(shí)用太陽能加熱，一天以lOh計(jì)算，可以將100kg，初溫為20℃的水加熱到70℃；
（2）將上述同樣質(zhì)量的初溫相同的水加熱到同樣的溫度需要14000s；
（3）太陽能優(yōu)點(diǎn)：取之不盡、清潔無污染、可直接利用等等．

點(diǎn)評(píng) 本題將熱學(xué)的吸熱公式和電學(xué)的電功率相結(jié)合，雖屬于基礎(chǔ)知識(shí)，但要求靈活運(yùn)用．