Question

阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，一满足人们日常生活的需要具有安全、节能、环保等优点．
如图1所示，太阳能热水器主要由两部分组成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
玻璃吸热管的工作原理如图2所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：

（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力________重力．
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面？简单说明理由．
（3）将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

解：（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后温度升高，体积变大，质量不变，根据ρ=可知，密度变小，浮力大于重力而上升，形成对流；
（2）不能，因为玻璃属于热的不良导体，不易传导热．集热管内又是真空，也不能传导热，不利于将热量传给水；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J．
答：（1）大于；
（2）不能，因为玻璃属于热的不良导体，不易传导热，集热管内又是真空，也不能传导热，不利于将热量传给水；
（3）这些水需要吸收1.68×10⁷J热量．
分析：（1）物质是密度与温度有关，一般的温度升高，质量不变，体积变大，密度变小，浮力大于重力上升；
（2）玻璃属于热的不良导体，不易传导热．
（3）已知水的质量100kg，初温为20℃，末温度60℃，根据Q=cm（t-t₀）可求出水吸收的热量．
点评：本题考查了热量的计算，只要记住公式Q=cm（t-t₀）即可，比较简单．同时要对太阳能热水器有一定的了解．