Question

太阳能是人类最基本的能源．当太阳光照射时，1㎡的面积上在1小时内得到太阳辐射能平均为3.6×10⁶J．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置．目前已经日渐出现在我们生活中．最近刘丹家买了一台热水器，铭牌见表：

容积	100L
集热管采光面积	1.5m2
自重	40kg
效率	50%
使用年限	15年

（1）如果刘丹家每天需要50kg热水，按每天接收太阳能以10小时计算，则可以将质量50kg，初温为20°C的水加热到多少°C？
（2）若在阴雨天改用效率为70%的电热水器，刘丹家每天要消耗多少电能？
（3）若我市某边区的“希望小学”每间教室仅有两个“220V  100W”电灯，那么刘丹家每天节约的电能可供这两个电灯正常发光多久？
（4）请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的主要理由；②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）．

Answer 1

分析：（1）先求出热水器吸收的太阳能，然后根据吸热公式的变形公式求出水的末温．
（2）已知热水器吸收的热量，根据电热水器的效率算出消耗的电能．
（3）根据刘丹甲消耗的电能及灯泡的功率，由公式t=

W

P

可以求出灯泡的发光时间．
（4）太阳能节能、环保，取之不尽用之不竭，但现在太阳能的效率比较低．

解答：解：（1）10小时太阳能热水器中的水吸收的热量：
Q=3.6×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×10h×50%=2.7×10⁷J，
这些热量被50kg水吸收后，温度的变化
△t=

Q

cm

=

2.7×107J

4.2×103J/(kg?℃)×50kg

≈128.57℃，
水能升高到t=t₀+△t=20℃+128.57℃=148.57℃
答：水能加热到148.57℃．
（2）刘丹家每天要消耗的电能W=

Q

η

=

2.7×107J

70%

≈3.86×10⁷J，
答：刘丹家每天要消耗的电能是3.86×10⁷J．
（3）刘丹家每天节约的电能可供这两个电灯正常发光的时间
t=

W

P

=

3.86×107J

2×100W

=1.93×10⁷s≈5361h，
答：刘丹家每天节约的电能可供这两个电灯正常发光的时间是5361h．
（4）①利用太阳能的优点：利用太阳能可节约化石类能源，减少环境污染；②缺点：受天气、环境影响；转换效率低，提供的功率小．
故答案为：①利用太阳能可节约化石类能源，减少环境污染；②受天气、环境影响；转换效率低，提供的功率小

点评：这是一道综合性很强的题目，要求知识的系统性要很强才能完成题目的解答．对于大型计算题要注意两点：（1）公式及变形公式的正确运用；（2）掌握知识与知识的内在联系．