Question

随着科学技术的发展，人们发现，太阳不但用间接方式一直向人类提供赖以生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的又一新能源．
小明同学家最近买一台太阳能热水器，他观察到该热水器的数据如下：

真空管直径（mm）	70×1800	规格（支管）	15
外形尺寸（mm）	1840×1597×1765	保暖层（mm）	60
水箱容量（L）	150	采光面积（m2）	2.1

请计算：
（1）若我市冬季向阳的地方每平方米的面积在一小时内得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J．若每天接收太阳能的时间以8小时计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下一天该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到多少摄氏度？
（2）如果换用一台标有“220V  1500W”的电热水器在额定电压下工作，把同样的一箱水升高相同的温度需要多长时间？
（3）结合你所知的太阳能利用，谈谈你对大规模开发利用太阳能的认识．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题干提供条件可以求8h水吸收的热量，再利用吸热公式求水的温度变化值；
（2）已知要产生的热量，即电流要做的功，因为电热水器在额定电压下工作，所以电功率为额定功率，利用功率公式求通电时间；
（3）太阳能的特点是太阳能十分巨大，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）水的质量：
m=ρv=1×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
由题知，在8h内水吸热：
Q_吸=3×10⁶J×2.1×8×50%=2.52×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t
∴△t===40℃，
∴能把水加热到：
t=t+20℃=40℃+20℃=60℃；
（2）∵电热水器在额定电压下工作，
∴电热水的电功率：
P=P_额=1500W，
又∵
∴t====16800s=4h40min；
（3）由题可知，使用太阳能可以节能，安全且无污染，但雨天或阴天时无法使用．
答：（1）正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到60℃；
（2）如果换用电热水器，把同样的一箱水加热升高相同的温度需要4h40min；
（3）使用太阳能可以节约电能等，且无污染；但受天气情况制约．
点评：本题主要考查了密度公式的应用、太阳能热水器的热量计算及其使用太阳能热水器的优缺点的认识，从说明书中得到相关信息是本题的关键，做题同时提高了学生开发新能源的意识，有意义！