作业帮2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术,来体现“城市,让生活更美好”的主题.如图21所示的太阳能热水器,它的水箱容量为120L,热水器
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/10 12:38:14
2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术,来体现“城市,让生活更美好”的主题.如图21所示的太阳能热水器,它的水箱容量为120L,热水器
2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术,来体现“城市,让生活更美好”的主题.
如图21所示的太阳能热水器,它的水箱容量为120L,热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W.如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃,需要阳光照射5h,那么：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少?
（2）热水器上集热器的面积至少要多大?
［水的比热容是：4.2×103J/(kg·℃)］
2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术,来体现“城市,让生活更美好”的主题.如图21所示的太阳能热水器,它的水箱容量为120L,热水器
（1）2. 52×104 J
（2）2. 5m2 解析:
（1）由ρ＝m/V得：………………………………………………1分
m＝ρV水＝1×103kg/m3×0.12m3＝120 kg ………………………………………1分
水吸收的热量：
Q水吸＝cm(t2－t1) …………………………………………………………………1分
＝4.2×103J/( kg·℃)×120 kg×(70℃－20℃)
＝2. 52×104 J ………………………………………………………………1分
（2）这台太阳能热水器获得的辐射功率：P太＝S×1.4kW/m2 ………………………1分
由： P＝W/t 可得：…………………………………………………………………1分
太阳照射5h获得的太阳能：W热＝P太t＝S×1.4kW/m2×5h …………………1分
由：η＝W有/W热 可得：…………………………………………………………1分
Q水吸＝W有＝S×1.4kW/m2×5h×40% ………………………………………1分
热水器集热器面积：
S＝Q水吸/（1.4kW/m2×5h×40%）
＝2. 5m2 ………………………………………………………………………1分
另（1）由：ρ＝m/V得：………………………………………………………………………1分
m＝ρV水＝1×103kg/m3×0.12m3＝120 kg ……………………………………1分
水吸收的热量：
Q水吸＝cm(t2－t1) ………………………………………………………………1分
＝4.2×103J/( kg·℃)×120 kg×(70℃－20℃)
＝2. 52×104 J＝7.0kW·h ……………………………………………………1分
（2）太阳辐射的总能量,由：η＝W有/W总 可得：………………………………………1分
W总＝W有/η＝Q水吸/η＝17.5 kW·h ………………………………………………1分
太阳辐射的总功率：
P总＝W总/t …………………………………………………………………………1分
＝3.5 kW ………………………………………………………………………1分
热水器集热器面积：
S＝P总/ P0＝3.5 kW/1.4kW ………………………………………………………1分
＝2.5m2 …………………………………………………………………1分