Question

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太陽能熱水器

太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們?nèi)粘Ｉ�活的需要。它具有安全、�?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。

如圖甲所示，太陽能熱水器主要由兩部分構(gòu)成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空。如圖乙所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構(gòu)與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通。

當(dāng)太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，將管內(nèi)的水加熱。向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運動；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高至一定的溫度。玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用。

圖乙

圖甲

請回答以下問題

（1）當(dāng)太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為　▲　能，將管內(nèi)的水加熱；玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力　▲　重力。

（2）你認為　▲　（選填“能”或“不能”）將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上，理由是　▲　。

（3）水箱中升溫后的水與原來在地面上相比較，哪些形式的能發(fā)生了變化？　▲　。（需填兩種能）(2分)

（4）將質(zhì)量為100kg的初溫為15℃的水加熱到55℃，求這些水需要吸收的熱量為　▲　J。

[水的比熱容4.2×10³J/(kg・℃)] (2分)

（5）某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m²，熱效率為η=40%(即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能)，該地點太陽能輻射到地面的平均功率P=1.4×10³W/m²(即平均每平方米每秒鐘太陽輻射能為1.4×10³J)。在第(4)小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，則需要加熱的時間為　▲　秒。 (2分)

Answer 1

（1）內(nèi)   大于   

（2）不能  因為玻璃是熱的不良導(dǎo)體，集熱管中又是真空，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水

（3）內(nèi)能   勢能（重力勢能、機械能）

（4）1.68×10⁷J（2分）

（5）15000（2分）