Question

李明發(fā)現(xiàn)在居民區(qū)的樓頂上裝有大量的太陽能熱水器，想測試一下太陽能熱水器對太陽能的利用率，設計了一個方案，具體如下：

（1）查閱資料：太陽垂直照射地區(qū)地球表面每平方米面積上每秒獲得的太陽能。

（2）他從說明書獲得如下數(shù)據(jù)：，熱水器的規(guī)格：1795（長）1688（寬）mm；熱水器采光（集熱）面積：2.5m²；儲熱水器能容納168kg水。

（3）在春分到秋分之間的某一天晴朗的無云或少云的天氣，中午11點到下午2點之間進行測量，觀察太陽光，中午前后太陽光應能幾乎直射太陽能熱水器的迎光面，放滿水，測出初始水溫，以后每15分鐘測一次水溫，并記錄到下表，測量共3小時，13個小組。

據(jù)記錄繪制溫度—時間圖線，計算3小時內照射到太陽能熱水器的太陽能E，水吸收的太陽能Q，計算太陽能熱水器對太陽能的利用率。

請你按照李明的計劃作出溫度—時間圖線，并計算太陽能利用率，并分析為何遠小于100%。

Answer 1

溫度—時間圖線如圖所示：

。

影響太陽能熱水器效率的因素有很多，只要能回答其中只之一即可：太陽能熱水器的迎光面不能總是與太陽光的方向垂直，因而有效面積比太陽能熱水器的設計面積小。

解析:

溫度—時間圖線如圖所示：

垂直照射到熱水器上的太陽能為：

水吸收的熱量：

太陽能熱水器的太陽利用率為：

。

影響太陽能熱水器效率的因素有很多，只要能回答其中只之一即可：

①太陽能熱水器的迎光面不能總是與太陽光的方向垂直，因而有效面積比太陽能熱水器的設計面積小。

②太陽能熱水器會反射一部分太陽能到空中。

③空中云層會遮住太陽光。

④太陽能熱水器中的水溫高于環(huán)境溫度，會向周圍空間散熱，這時從圖線上可以看出升溫速度減緩，當散熱量和吸熱量相等時，熱水器不再升溫。