太阳能是一种理想的绿色能源,太阳能热水器深受广大用户的青睐.如图所示为某品牌太阳能热水器.
(1)热水器集热管采用双层结构______,外层透明,两层之间是真空的______,内层内壁涂成银色______,内层外壁涂成黑色______,从物理学角度看,这样做的目的是什么?
(2)该太阳能热水器的水箱总容积为100L,4、5月份晴朗的天气下,一满箱15℃的水到傍晚时,水温可达到65℃,如果用煤气来加热,需要完全燃烧多少立方米的煤气?
(3)水箱中的水温在冬天有时不够高,一般都预装了电加热器.若该电加热器的规格为“220V??2.4kW”,家里当时的实际电压只有200V,要把满箱水温仍然从15℃提高到65℃,需加热多少小时?
(4)若某用户家的太阳能热水器架设在20m高的楼顶,则从理论上看,将水注满热水器,这部分水的机械能增加了多少?
网友回答
解:(1)采用双层并将两层间抽成真空,以减少由于空气对流和传导而引起的热损失,管内壁涂成银色,都是为了防止管内热水向外散热;管外壁涂成黑色,是因为黑色表面更易吸收太阳的热.
(2)集热器中水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×100×10-3m3=100kg
燃烧煤气放出的热量等于水吸收的热量:
Q=Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×107J
需要完全燃烧煤气的体积:
v煤气===0.525m3
(3)加热器的额定功率:P额=2.4kW=2400W
电加热器的电阻:
R===20Ω
电加热器的实际功率:
P实===2000W
W=Q吸=2.1×107J
故用电加热的时间为:
t===1.1×104s=3.1h
(4)克服重力做的功就是增加的机械能:
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×20m=2×104J
故