Question

3．閱讀下面的短文，回答問題．
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．
    如圖1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．如圖”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2所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，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、密度變小而向上運動；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，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，所受到的浮力大于重力．
（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．不能；因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水．
（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?℃）]．

Answer 1

分析 （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，根據(jù)物體的漂浮條件回答；
（2）玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料，吸收太陽輻射熱，傳遞給水，水吸熱溫度升高；若將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水；
（3）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量．

解答 解：（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，受到水的浮力大于重力而向上運動，另一側(cè)的水向下運動，形成對流；
（2）不能將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面；因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J．
故答案為：（1）大于；（2）不能；因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水；（3）水吸收的熱量為1.68×10⁷J．

點評 本題考查了學生對物體的浮沉條件、熱量的計算，要學會審題，從復雜的題干中搜集有用信息．計算時注意溫度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末溫）的區(qū)別．