Question

2010年上海世博會通過大面積推廣應(yīng)用太陽能等以低能耗、低污染、低排放為特點(diǎn)的綠色環(huán)保技術(shù)，來體現(xiàn)“城市，讓生活更美好”的主題。
如圖21所示的太陽能熱水器，它的水箱容量為120L，熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率為40%，在與陽光垂直的地球表面上每平方米得到的太陽輻射功率約為P=1400W。如果將整箱水的溫度從20℃加熱到70℃，需要陽光照射5h，那么：

�。�1）一箱水需要吸收的熱量是多少？
　（2）熱水器上集熱器的面積至少要多大？   　［水的比熱容是：4.2×10³J/(kg·℃)］

Answer 1

（1）2. 52×10⁴ J（2）2. 5m²

試題分析：解：（1）由ρ＝m/V得：
m＝ρV_水＝1×10³kg/m³×0.12m³＝120 kg　
水吸收的熱量：
Q_水吸＝cm(t₂－t₁) 　
＝4.2×10³J/( kg·℃)×120 kg×(70℃－20℃)
＝2. 52×10⁴ J　
（2）這臺太陽能熱水器獲得的輻射功率：P_太＝S×1.4kW/m²
由： P＝W/t 可得：
太陽照射5h獲得的太陽能：W_熱＝P_太t＝S×1.4kW/m²×5h　
由：η＝W_有/W_熱　可得：
Q_水吸＝W_有＝S×1.4kW/m²×5h×40%　
　　　　　　　　熱水器集熱器面積：
S＝Q_水吸/（1.4kW/m²×5h×40%）
＝2. 5m²
點(diǎn)評：在此題中先質(zhì)量的計(jì)算公式求出水的質(zhì)量，再利用公式Q_水吸＝cm(t₂－t₁)求出一箱水需要吸收的熱量。最后運(yùn)用每平方米得到的太陽輻射功率計(jì)算熱水器上集熱器的面積至少要多大。