Question

有一種電能輔助式太陽(yáng)能熱水器，將它安裝在陽(yáng)光充足的水平臺(tái)面上，并注滿水．晴天時(shí)它接收太陽(yáng)能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.5m²，陰雨天時(shí)用電加熱．銘牌上的部分參數(shù)如表所示．

型       號(hào)	JLD-88
水 容 量/L	100
電熱管功率	2000W
自身質(zhì)量/kg	40

（1）熱水器水箱中注滿水時(shí)，水的質(zhì)量為多少？
（2）杭州地區(qū)（晴天）平均每平方米的面積上，每小時(shí)接收的太陽(yáng)能約為2.8×10⁶J． 若每天日照時(shí)間按10h計(jì)算，則它一天中接收的太陽(yáng)能（E）約為多少？若這些太陽(yáng)能有50%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？
（3）陰雨天時(shí)需用電加熱，如果所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作時(shí)，將上述同樣質(zhì)量、初溫的水升高同樣的溫度需多長(zhǎng)時(shí)間？
（4）從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說(shuō)出提倡開發(fā)利用太陽(yáng)能的主要理由是______（要求寫出兩點(diǎn)）．[ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

（1）∵ρ=

m

V

，
∴水的質(zhì)量m=ρV=1×10³kg/m³×0.1m³═100kg；
（2）一天獲得的太陽(yáng)能E=2.8×10⁶J/（h?m²）×10h×1.5m²=4.2×10⁷J，
水吸收的熱量Q=ηE=4.2×10⁷J×50%=2.1×10⁷J，
∵Q=cm△t，
∴水升高的溫度△t=

Q

cm

=

2.1×107J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=50℃；
（3）電流所做的功W=Q=2.1×10⁷J，
∵P=

W

t

，
∴加熱時(shí)間t=

W

P

=

2.1×107J

2000W

=1.05×10⁴s；
（4）太陽(yáng)能是可再生能源、太陽(yáng)能是清潔能源，不會(huì)造成環(huán)境污染，使用太陽(yáng)能可節(jié)約傳統(tǒng)能源．
答：（1）水的質(zhì)量為100kg．
（2）一天中接收的太陽(yáng)能約為4.2×10⁷J；若這些太陽(yáng)能有50%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高50℃．
（3）將上述同樣質(zhì)量、初溫的水升高同樣的溫度需1.05×10⁴s．
（4）節(jié)能、環(huán)保，無(wú)污染．