Question

8．一個(gè)能裝水100L的太陽能曬水箱，其接收太陽能的面積為2m²，該曬水箱接受的太陽輻射能為E=3.2×10⁶J∕（h•m² ）．求：
（1）如果每天接收太陽能的時(shí)間為8h，則該曬水箱每天可以接收多少焦的太陽能？
（2）由于熱量的散失等原因，水的吸熱效率只有60%．那么，該曬水箱一天吸收的太陽能可使這50L的水從20℃升高到多少℃
（3）請(qǐng)說出利用太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）知道每天接收太陽能的時(shí)間和接收太陽能的面積，根據(jù)接收太陽能E求出該曬水箱每天可以接收的太陽能；
（2）先根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，在根據(jù)效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}(cāng)}$×100%的變形公式求出水吸收的熱量，
然后根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）的變形公式t=t₀+$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$求出水的末溫，注意要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃進(jìn)行判斷即可；
（3）太陽能的特點(diǎn)是太陽能十分巨大，產(chǎn)生能源總量多，并且供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會(huì)給環(huán)境帶來污染；
但把水加熱到預(yù)定溫度需要較長(zhǎng)的時(shí)間，并受天氣影響的制約．

解答 解：（1）曬水箱每天可以接收的太陽能：
Q_總=ESt=3.2×10⁶J∕（h•m²）×2m²×8h=5.12×10⁷J；
（2）水的體積V=50L=50dm³=0.05m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.05m³=50kg；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}(cāng)}$×100%得，水吸收的熱量：
Q_吸=ηQ_總=60%×5.12×10⁷J=3.072×10⁷J，
由Q_吸=cm（t-t₀）得，水的末溫：
t=t₀+$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=20℃+$\frac{3.072×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J（kg•℃）×50kg}$≈166.3℃，
因?yàn)樵?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，
且沸騰時(shí)吸收熱量，溫度保持不變，故水的溫度升高到100℃．
（3）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、無污染、可再生等．
答：（1）該曬水箱每天可以接收5.12×10⁷焦的太陽能；
（2）該曬水箱一天吸收的太陽能可使這50L的水從20℃升高到100℃；
（3）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、無污染、可再生等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、吸熱公式的理解與掌握以及對(duì)太陽能優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，聯(lián)系實(shí)際生活問題，把物理知識(shí)應(yīng)用到生活中去，鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力．