Question

太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费，还可以再生，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长．当太阳光照射地面时，1m²地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×10³J．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置．小明家最近想买一台太阳能热水器，说明书如上表所示．
（1）小明家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间？
（2）对比效率为80%的电热水器，小明家每天可节约多少电能？

Answer 1

分析：（1）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；知道太阳能热水器1m²地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×10³J，效率为40%，据此求出加热时间；
（2）若用电热器提供热量，则Q_吸=W_电×80%，据此求出需要消耗的电能，即小明家每天可节约的电能．

解答：解：（1）Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³×100kg×（45℃-25℃）=8.4×10⁶J；
由题知，Q_吸=1.0×10³J/（m²?s）×1.5m²×t×η，
t=

8.4×106J

1.0×103J/(m2?s)×1.5m2×40%

=1.4×10⁴s≈3.9h；
（2）利用效率为80%的电热水器，Q_吸=W_电×80%，
W_电=

Q吸

80%

=

8.4×106J

80%

=1.05×10⁷J≈2.9kW?h，
答：（1）小明家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要3.9h；
（2）对比效率为80%的电热水器，小明家每天可节约2.9kW?h．

点评：本题考查了热量的计算、电能的计算，注意审题，从题干和说明书得出相关信息并利用好是本题的关键．