Question

某太陽能熱水器，可以貯水100L，天氣好時，吸收的太陽輻射能可以使水溫升得足夠高；陰雨天可用電輔助加熱，它的電加熱棒的額定電壓是220V，額定功率是2000W．
（1）若在陽光的照射下，100L的水溫從20℃上升到50℃，吸收太陽的熱量是多少？（水的比熱c=4.2×10³ J/（kg?℃））
（2）若在陰雨天僅用電熱加熱棒在額定電壓下將這些水加熱，使之升高相同的溫度，需要多長的時間？（假設消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為水吸收的內(nèi)能） 電加熱棒的電阻是多大？
（3）實際上用電加熱時間需要2h，實際加熱時間長的原因是什么？使用太陽能有什么好處？

Answer 1

解：（1）水的質(zhì)量m=ρ_水V=1000kg/m³×100×10^-3m³=100kg；
吸收太陽的熱量是Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×10⁷J；
答：吸收太陽的熱量是1.26×10⁷J；
（2）因為Q=W=Pt
所以加熱的時間為t===6300s；
電加熱棒的電阻R===24.2Ω；
答：加熱的時間為6300s；電加熱棒的電阻為24.2Ω；
（3）實際加熱時間長的原因是有熱量損失、實際電壓低于220V； 使用太陽能的優(yōu)點有環(huán)保、節(jié)約常規(guī)能源等．
分析：（1）已知水的體積和密度，根據(jù)公式m=ρV可求水的質(zhì)量；再利用公式Q_吸=cm（t-t₀）可求水吸收的熱量；
（2）根據(jù)公式Q=W=Pt可求需要的時間；再利用公式R=可求電加熱棒的電阻；
（3）實際加熱時間長的原因可能是有熱量損失或者當時的實際電壓較低等；使用太陽能的優(yōu)點可以從經(jīng)濟、可再生、環(huán)保方面分析．
點評：本題涉及力學、熱學、電學知識，知識面廣，難度大，要求學生要掌握各方面的知識，才能解決綜合性的問題．