Question

20．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L，受热面积为1.5平方米的太阳能热水器，请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算．
（1）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备；
（2）该热水器每小时每平方米面积上平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中的整箱初温为20℃的水温度升高到40℃，求：
A、水箱中水的质量
B、水吸收的热量
C、该太阳能热水器的效率．

Answer 1

分析 （1）太阳能热水器吸收太阳能，把太阳能转化为水的内能，使水的温度升高；
（2）A．知道整箱水的体积，根据m=ρV求出水箱中水的质量；
B．知道水的质量、初温、末温、比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
C．根据题意求出热水器接收到的太阳能，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出该太阳能热水器的效率．

解答 解：（1）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备；
（2）A．整箱水的体积：
V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
B．水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×10⁶J；
C．在5小时的有效照射时间内接收到的太阳能：
E=4.2×10⁶J/（h•m²）×5h×1.5m²=3.15×10⁷J，
热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{3.15×1{0}^{7}J}$×100%≈26.7%．
答：（1）太阳能；内能；
（2）A、水箱中水的质量为100kg；
B、水吸收的热量为8.4×10⁶J；
C、该太阳能热水器的效率约为26.7%．

点评 本题考查了太阳能的利用和密度公式、吸热公式、效率公式的应用，根据题意得出太阳能热水器接收到的太阳能是关键．