Question

（2010?岳阳）小明家新安装了一台太阳能热水器，晴天用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，其铭牌相关数据如表：

水箱容积0.1m3	额定电压220V
集热管采光面积1.5m2	额定功率1500W

（1）小明查阅资料得知，当地晴天平均1m²采光面在1h内接收的太阳能为2.1×10⁶ J．
则晴天时，每天日照时间按8h计算，热水器一天中接收的太阳能是多少？若这些太阳能全部被水吸收，可使满箱水的温度升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）阴天时，为使满箱水升高的温度与晴天相同，水吸收的热量50%由电辅助提供，则需电辅助正常加热多长时间？（不计热量损失）
（3）请说出利用太阳能的一个优点．

Answer 1

分析：（1）已知太阳能热水器1m²面积在1h内得到的太阳辐射平均为2.1×10⁶J，知道集热器的总有效光照面积和接收太阳能的时间，求出每天共吸收的太阳能；
已知太阳能热水器每天接收的太阳辐射能等于水吸收的热量，又知道水的体积可求水的质量，根据吸热公式求水的末温；
（2）已知电热器产生的热量和额定功率，利用公式t=

W

P

得到正常加热时间；
（3）太阳能的特点：太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染．

解答：解：
（1）晴天时，热水器一天接收的太阳能：Q=2.1×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×8h=2.52×10⁷J，
∵ρ=

m

V

，
满箱水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg，
∵Q=cm△t，
∴水升高的温度为△t=

Q

cm

=

2.52×107J

4.2×103J/(kg?℃)×100kg

=60℃；
（2）阴天时，W=Q_放=50%×Q=50%×2.52×10⁷J=1.26×10⁷J，
正常加热时间为t=

W

P

=

1.26×107J

1500W

=8400s；
（3）使用太阳能热水器的好处有：无污染，是清洁能源、成本低．
答：
（1）晴天时，热水器一天接收的太阳能为2.52×10⁷J，可以使水温升高60℃；
（2）需电辅助正常加热8400s；
（3）使用太阳能热水器的好处有：无污染，是清洁能源、成本低．

点评：本题主要考查了热量的计算和电功率计算公式的应用及对太阳能优点的认识．