下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数,夏天用温度为20℃的水将保温桶充满.假设热水器接收到的太阳能有50%被水吸收,在最好的日光充分照射下,试求:
保温桶容积(L)150采光面积(m2)2.5水温(℃)夏天45~90冬天40~60电热管220V? ?2000W(1)当水温恰好达到最高时,需要多少太阳能?
(2)若晚间无阳光时用电热管加热,达到同样要求,在电热管不计热量损失的情况下需热多长时间?
(3)请简要说出一条太阳能热水器的优点.
网友回答
解:(1)保温箱充满水时:
水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×150×10-3m3=150kg;
当最好的日光充分照射下,水温达到最高值,t=90℃,
∴Q吸=C水m(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×150kg×(90℃-20℃)=4.41×107J;
∵太阳能有50%被水吸收;
∴;
答:在最好的日光充分照射下,当水温恰好达到最高时,需要吸收8.82×107J的太阳能.
(2)若晚间无阳光时用电热管加热,达到同样要求,不计热量损失时;即:Q吸=Q电;
又∵Q电=Pt;
∴;
答:若晚间无阳光时用电热管加热,达到同样要求,在电热管不计热量损失的情况下需加热6.125小时.
(3)普通的电热水器需消耗电能,煤气热水器需消耗煤气、燃烧时会产生废气污染空气,而太阳能热水器都避免这些,具有节能、无污染、环保、高效利用太阳能.
答:太阳能热水器的优点是:节能、无污染、环保、高效利用太阳能.
解析分析:(1)先利用密度公式m=ρV求出水的质量,再根据吸热公式Q吸=Cm(t-t0)求出水吸收的热量;再根据热水器接收到的太阳的效率计算太阳能热水器吸收的太阳能.(2)若晚间无阳光时用电热管加热,达到同样要求,即利用电热管将保温桶里的水温度由20℃升高到90℃时,电热管需加热需多长时间.(3)比较太阳能热水器与普通的电热水器、煤气热水器的不同,可知太阳能热水器的优点.
点评:本题考查了学生热量的计算和能量的利用率的运用,需注意利用太阳能和电加热的目的一样,是将热水器里的水加热到一定的温度.