Question

太阳能热水器（如图）现在越来越受到很多人青睐，利用太阳能生产热水，没有环境污染问题，是最干净的能源，与燃气和电热水器相比，不见火、不见电，安全系数最高，节能环保，不占用室内空间．
实际上太阳能热水器是一个光热转换器，但有区别于传统的自然利用，如晾晒、采光．真空管（如图）是太阳能热水器的核心，它的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空．在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能．水吸热后，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降．热水始终位于上部，即水箱中．太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大，主要取决于光照．当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时，热水器内的热水便依靠自然落差流出，落差越大，水压越高．

（1）太阳能热水器应用到了哪些物理知识（至少说出两点）．
（2）请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；②你觉得当前在利用太阳能方面还有一些什么困难．

Answer 1

【答案】分析：（1）①太阳能热水器是将太阳辐射的光能转化为水的内能，来提高水的温度．
②太阳能热水器吸热管外层是透明玻璃内表面涂黑，可从不同色光的吸热能力角度进行分析．
③贮水器总比吸热管的位置高，是利用水的密度会随温度而变化的特点，这样可循环加热；
（2）太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，它能量丰富，取之不尽用之不竭，是一种新型的能源，越来越被广泛利用．
解答：答（1）①太阳能热水器就是可以把太阳能转化为内能的装置；
②太阳能热水器的集热管内壁的颜色是黑色的，可以吸收各种颜色的光，所以能量转化率较高，水的温度升高很快；
③因为水的密度和水的温度有关，水的温度越高密度越小，吸热管中的水温高密度小，贮水器中的水温较低密度大，这样在重力的作用下就会促使贮水器中的水向下流入吸热管，吸热管中的水上升进入贮水器，达到循环加热的目的；
（2）使用太阳能洁净、无污染，同时太阳能分布广，在地球的各个角落几乎都可以利用，太阳能量极其丰富，相对于人类来讲，可以认为是取之不竭的．优点是：①节约能源．②无污染．       
缺点：①安装费用高，安装环境要求高．②利用效率比较低；
点评：太阳能热水器是人类直接利用太阳能的典型实例，目前使用广泛，效果明显，值得我们了解．而太阳能的大力开发也是因为它具有很多其他能量所不具备的优点，也是我们应该了解的．