Question

【題目】閱讀以下短文，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．玻璃吸熱管工作原理如圖乙所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為內能，將管內的水加熱．向光一側的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運動；背光一側的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環，最終整箱水都升高至一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用．請回答以下問題：

（1）太陽能屬于（選擇“一次能源”或“二次能源”）．玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、密度（選填“變大”“不變”“變小”）．
（2）玻璃吸熱管內表面為何涂成黑色，請說明理由 ．
（3）將質量為100kg的水溫度升高了50℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×103J/（kg℃）]
（4）某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m2 ， 熱效率為η=40%（即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉化為水的內能），該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒鐘太陽輻射能為1.4×103J）．在第（3）小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少時間？

Answer 1

【答案】
（1）一次能源；變小
（2）黑色吸熱能力強
（3）解：水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×100kg×50℃=2.1×107J

（4）解：熱水器每秒水吸收的熱量：

Q吸′=Pst×40%=1.4×103W/（sm2）×2m2×1s×40%=1.12×103J，

∴加熱時間：

t= =18750s≈5.2h

【解析】解：（1）太陽能屬于一次能源，玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、密度變小；（2）黑色吸熱能力強，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為內能，將管內的水加熱；