Question

太陽能是人類最基本的能源．當太陽光照射時，1㎡的面積上在1小時內得到太陽輻射能平均為3.6×10⁶J．太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置．目前已經日漸出現在我們生活中．最近劉丹家買了一臺熱水器，銘牌見表：

容積	100L
集熱管采光面積	1.5m2
自重	40kg
效率	50%
使用年限	15年

（1）如果劉丹家每天需要50kg熱水，按每天接收太陽能以10小時計算，則可以將質量50kg，初溫為20°C的水加熱到多少°C？
（2）若在陰雨天改用效率為70%的電熱水器，劉丹家每天要消耗多少電能？
（3）若我市某邊區的“希望小學”每間教室僅有兩個“220V  100W”電燈，那么劉丹家每天節約的電能可供這兩個電燈正常發光多久？
（4）請你：①從能源和可持續發展的角度，說出提倡開發利用太陽能的主要理由；②說出當前在利用太陽能方面所面臨的某一主要困難（可從自然因素或技術因素等方面思考）．

Answer 1

分析：（1）先求出熱水器吸收的太陽能，然后根據吸熱公式的變形公式求出水的末溫．
（2）已知熱水器吸收的熱量，根據電熱水器的效率算出消耗的電能．
（3）根據劉丹甲消耗的電能及燈泡的功率，由公式t=

W

P

可以求出燈泡的發光時間．
（4）太陽能節能、環保，取之不盡用之不竭，但現在太陽能的效率比較低．

解答：解：（1）10小時太陽能熱水器中的水吸收的熱量：
Q=3.6×10⁶J/（m²?h）×1.5m²×10h×50%=2.7×10⁷J，
這些熱量被50kg水吸收后，溫度的變化
△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：水能加熱到148.57℃．
（2）劉丹家每天要消耗的電能W=

Q

η

=

2.7×107J

70%

≈3.86×10⁷J，
答：劉丹家每天要消耗的電能是3.86×10⁷J．
（3）劉丹家每天節約的電能可供這兩個電燈正常發光的時間
t=

W

P

=

3.86×107J

2×100W

=1.93×10⁷s≈5361h，
答：劉丹家每天節約的電能可供這兩個電燈正常發光的時間是5361h．
（4）①利用太陽能的優點：利用太陽能可節約化石類能源，減少環境污染；②缺點：受天氣、環境影響；轉換效率低，提供的功率小．
故答案為：①利用太陽能可節約化石類能源，減少環境污染；②受天氣、環境影響；轉換效率低，提供的功率小

點評：這是一道綜合性很強的題目，要求知識的系統性要很強才能完成題目的解答．對于大型計算題要注意兩點：（1）公式及變形公式的正確運用；（2）掌握知識與知識的內在聯系．