Question

9．太陽(yáng)能熱水器是將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們?cè)谏�活、生產(chǎn)中的熱水使用．如圖，是一臺(tái)容積為100L的太陽(yáng)能熱水器．
（1）太陽(yáng)能是可再生能源（填“可再生”或“不可再生”）．太陽(yáng)的巨大能量來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)．
（2）太陽(yáng)能熱水器加滿水，水的質(zhì)量是多大？
（3）水溫由18℃升高到78℃，則熱水器中的水吸收了多少熱量？
【不計(jì)電熱水器的熱量損失，c_水=4.2×10³J/（Kg•℃）】
（4）該熱水器的說(shuō)明書(shū)中介紹，真空管熱水器可以把90%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，真有這么高的效率嗎？小周查閱資料知道，他們所在地區(qū)單位受光面積上接收太陽(yáng)能的功率為P，小周還需要測(cè)量哪些物理量，并運(yùn)用本題計(jì)算出的熱量Q，就可估測(cè)出這臺(tái)熱水器的光熱轉(zhuǎn)化效率？寫出效率η的表達(dá)式．（用代表物理量的字母表示，不需計(jì)算具體數(shù)據(jù)）

Answer 1

分析 （1）太陽(yáng)能是可以源源不斷的從自然界得到的能源，是可再生能源；太陽(yáng)能來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，聚變又叫熱核反應(yīng)；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$變形可求得水的質(zhì)量；
（3）根據(jù)Q=C_水m（t₂-t₁）求出水吸收的熱量，這些熱量若有電熱器來(lái)加熱，需要消耗同樣多的電能，將單位換算為kw•h．
（4）單位受光面積上接收太陽(yáng)能的功率乘以光照時(shí)間和受光面積就是吸收的太陽(yáng)能．
光熱轉(zhuǎn)化效率等于水吸收的熱量和太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的比值．

解答 解：（1）太陽(yáng)光可以源源不斷的從自然界得到，是可再生能源．太陽(yáng)能來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變（熱核反應(yīng)）．
（2）水的體積V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的總質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×0.1m³=100kg；
（3）水吸收的熱量：Q=c_水m（t₂一t₁）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（78-18）℃=2.52×10⁷J；
（4）測(cè)出太陽(yáng)能熱水器的有效受光面積S和兩次水溫記錄之間的光照時(shí)間t．
光熱轉(zhuǎn)化效率：η=$\frac{Q}{PtS}$×100%．
答：（1）可再生；核聚變；
（2）水的總質(zhì)量為100kg；
（3）熱水器中的水吸收了2.52×10⁷J熱量；
（4）η=$\frac{Q}{PtS}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是可再生能源的特點(diǎn)、吸收熱量以及轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算等．是一道比較難的綜合題，需要同學(xué)們認(rèn)真分析，尤其是光熱的轉(zhuǎn)化效率．