Question

【題目】閱讀下面的短文，回答問題，

太陽能熱水器

太陽能熱水器能利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們日常生活的需要，它具有安全、節能、環保等優點，

如圖甲所示，太陽能熱水器主要由兩部分構成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空，如圖乙所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結構與保溫瓶的玻璃內膽相似，只是在玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通．

請回答以下問題：

（1）當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，這是通過 的方式改變內能，將管內的水加熱的．

（2）你認為 （填“能”或“不能”）將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上，理由是： ．

（3）這臺太陽能熱水器的水箱容積為120 L，那么水箱內裝滿水時，在一般的光照條件下．太陽能每天可將滿箱20℃的水加熱到70℃，則水吸收的熱量為 ．[水的比熱容是4．2×103 J（kg·℃）]

（4）如果熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率為40%，在與陽光垂直的地球表面上每平方米得到的太陽輻射功率約為P=1400W．如果將整箱水的溫度從20℃加熱到70℃，需要陽光照射5h，那么熱水器上集熱器的面積至少要是 。

Answer 1

【答案】（1）熱傳遞；（2）不能 因為雙層玻璃管（集熱管）中間是真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水 ； （3）2．52×107J （4） 2．5 m2

【解析】

試題分析：（1）當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，是通過熱傳遞的方式改變內能，將水加熱的；（2）不能將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水；（3）水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4．2×103J/（kg℃）×120kg×（70℃-20℃）=2．52×107J；（4）這臺太陽能熱水器獲得的輻射功率：P太=S×1400W/m2；由P=W/t可得太陽照射5h獲得的太陽能：

W總=P太t=S×1400W/m2×5×3600s；由η=W有/W總可得：Q吸=W有=W總×40%=S×1400W/m2×5×3600s×40%；熱水器集熱器面積：S=Q吸/（1400W/m2×5×3600s×40%）=2．52×107J/（1400W/m2×5×3600s×40%）=2．5m2。