Question

如圖是一種電能輔助式太陽(yáng)能熱水器，晴天時(shí)接收太陽(yáng)能的真空鍍膜管每小時(shí)能將2.1×10⁶J的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，電熱管上標(biāo)有“220V  1500W”．
（1）晴天時(shí)用太陽(yáng)能加熱，一天以lOh計(jì)算，可以將100kg，初溫為20℃的水加熱到多高的溫度？[水的比熱容C=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）陰雨天時(shí)用電加熱，如果消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，熱水器在額定電壓下工作，將上述同樣質(zhì)量的初溫相同的水加熱到同樣的溫度需要多長(zhǎng)的時(shí)間？
（3）請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)利用太陽(yáng)能有什么優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

分析：（1）由題干條件可以計(jì)算出10h水吸收的熱量，利用吸熱公式求水吸熱升高后的溫度；
（2）知道每天水吸熱和電熱管的額定功率，利用Q=W=Pt計(jì)算熱水器在額定電壓下工作，所需的加熱時(shí)間；
（3）從經(jīng)濟(jì)、可再生、環(huán)保方面分析．

解答：解：（1）l天10h太陽(yáng)能熱水器吸收的熱量：
Q_吸=2.1×l0⁶J×10=2.1×10⁷J
由Q_吸=cm（t-t₀）得水升高后的溫度
t=

Q吸

cm

+t₀=

2.1×107J

4.2×103J/(kg?℃) ×100kg

+20℃=70℃；
（2）陰天改用電加熱時(shí)：
∵Q_吸=W=Pt=2.1×l0⁷J，熱水器在額定電壓下工作
∴將上述同樣質(zhì)量的初溫相同的水加熱到同樣的溫度需要的時(shí)間：
t=

Q吸

P

=

2.1×107J

1500W

=1.4×l0⁴s≈3.9h；
（3）太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)：不污染環(huán)境、省錢(qián)、可以從自然界源源不斷地得到．
答：（1）晴天時(shí)用太陽(yáng)能加熱，一天以lOh計(jì)算，可以將100kg，初溫為20℃的水加熱到70℃；
（2）熱水器在額定電壓下工作，將上述同樣質(zhì)量的初溫相同的水加熱到同樣的溫度需要3.9h的時(shí)間；
（3）不污染環(huán)境、省錢(qián)、可以從自然界源源不斷地得到．

點(diǎn)評(píng)：本題將熱學(xué)的吸熱公式和電學(xué)的電功率相結(jié)合，雖屬于基礎(chǔ)知識(shí)，但要求靈活運(yùn)用，屬于難題．