Question

太阳能热水器是把太阳能转变成内能的装置，为了有效利用太阳能，某兴趣小组对“吸收太阳能与物体表面颜色之间的关系”进行了实验探究：在黑色和白色的塑料袋内装了质量相同的水，插入温度计后系好，放在太阳光下曝晒，每隔相同时间读出温度计示数，数据记录如下：

塑料袋	水的质量/㎏	初温/℃	温度t1/℃	温度t2/℃	温度t3/℃	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色透明	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

（1）他们在实验中采用的科学研究方法是______．
（2）由以上研究可知，太阳能热水器集热管的吸热表面颜色以______色为宜．
（3）某太阳能热水器装水量为100㎏的水，集热管接收太阳能的有效面积为2㎡，若每小时1㎡上接收太阳能约为2.1×10⁶J，则热水器每小时接收太阳能多少J？装满水后每小时水的温度可升高多少？
（4）若改用效率为70%天然气热水器加热，使100㎏的水升高相同的温度，需要燃烧多少m³的天然气？（天然气的热值为4×10⁷J/m³）

Answer 1

（1）根据题目中的表格可知，水的质量相同，而只是装水的容器不同，通过此来做研究比较，
故答案为；控制变量法；
（2）由表格中数据分析可知，黑色塑料袋内水的温度明显要高于白色塑料袋内的水的温度，
故答案为：黑色；
（3）热水器上接收到的太阳能E=1h×2m²×2.1×10⁶J/（m²?h）=4.2×10⁶J，
答：热水器每小时接收太阳能4.2×10⁶J；
水箱中水升高的温度△t=

Q

cm

=

4.2×106J

4.2×103J/(kg?°C)×100kg

=10℃，
答：装满水后每小时水的温度可升高10℃；
（4）Q_放η=Q_水吸，所以mq×70%=4.2×10⁶J，
则m=

4.2×106J

4×107J/m3×70%

=0.15m³，
答：需要燃烧0.15m³的天然气．