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太陽能熱水器
太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們?nèi)粘Ｉ�活的需要。它具有安全、�?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
如下圖a所示，太陽能熱水器主要由兩部分構(gòu)成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空。如下圖（b）所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構(gòu)與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通。
玻璃吸熱管工作原理如圖(b)所示：當(dāng)太陽光入射到黑色的吸熱層上時(shí)，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為熱能，將管內(nèi)的水加熱。向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運(yùn)動；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運(yùn)動，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高至一定的溫度。玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用。
請回答以下問題：

(1)玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力_____重力。
(2)能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上?簡單說明理由：    _     
(3)將質(zhì)量為100kg的初溫為20℃的水加熱到60℃，求這些水需要吸收多少熱量?[水的比熱容是4.2×10³J/(kg?℃)]
(4) 某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m²，熱效率為η=40%（即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的熱能），該地點(diǎn)太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒鐘太陽輻射能為1.4×10³J）。在第（3）小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時(shí)?

Answer 1

（1）大于；（2）這樣只能使吸熱管外表面溫度更高，中間的真空層不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水。
（3）1.68×10⁷J；(4)4.17h

解析試題分析：這些水向上運(yùn)動，所以浮力大于重力；Q=cm(t-t₀)=4.2×10³J/(kg?℃)×100Kg×(60℃-20℃)=1.68×10⁷J；設(shè)熱水器接收到的太陽能為E，則，，∵E=PSt∴
考點(diǎn)：熱量計(jì)算，熱水器的效率