Question

小明同學(xué)家想購買一臺熱水器．為此，小明通過調(diào)查得到有關(guān)太陽能熱水器和電熱水器的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)如下：

某型號的太陽能熱水器：水箱的容積為100L，熱水器集熱管的采光面積為1.5m²，熱效率為40％．太陽光的日照強(qiáng)度為1.0×10³J/(m² •s)．(日照強(qiáng)度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽光的能量．)

某型號的電熱水器的功率為1.5kw，水箱容積為100L，效率為80%．

如果要將100Kg的水從20℃加熱到40℃，已知C_水=4.2×10³Ｊ/(Kg•℃)．

    請問：（1）用上述型號的電熱水器來加熱，需要消耗多少電能？加熱多長時間？

（2）用上述型號的太陽能熱水器來加熱，需要多長時間？

（3）根據(jù)（1）和（2）的計(jì)算分析說明太陽能熱水器和電熱水器各有哪些優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

 【解析】

（由于生活周邊人們可以利用的能源不斷的減少，做為新能源的太陽能正逐漸受到人們的關(guān)注，太陽能熱水器就是直接利用太陽光的輻射加熱水的，此過程中將太陽能直接轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．由于技術(shù)條件的限制，在利用太陽能加熱的過程中還不能做到完全轉(zhuǎn)化，所以太陽能熱水器在利用過程中還有一個效率的問題．

（1）將100Kg的水從20℃加熱到40℃時，水吸收的熱量為：

Q＝cm（t－t₀）

＝4.2×10³Ｊ/（Kg•℃）×100 Kg×20℃＝8.4×10⁶Ｊ　

消耗的電能：

Ｗ＝Ｑ／η＝8.4×10⁶Ｊ／80%＝1.05×10⁷Ｊ≈3KW•h　

加熱時間：t＝Ｗ／Ｐ＝3KW•h／1.5ＫＷ＝2h

（2） t ＝8.4×10⁶Ｊ／［1.0×10³J／（m² •s）×1.5 m²×40%］

＝1.4×10⁴s≈4h

（3）-通過（1）和（2）的計(jì)算說明：電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時間短；太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源．

【答案】（1）2h  （2）4h   （3）電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時間短；太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源．