Question

（12分）小明同學(xué)家想購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)熱水器．為此，小明通過(guò)調(diào)查得到有關(guān)太陽(yáng)能熱水器和電熱水器的相關(guān)資料和數(shù)據(jù)如下：

某型號(hào)的太陽(yáng)能熱水器：水箱的容積為100L，熱水器集熱管的采光面積為1.5m²，熱效率為40％．太陽(yáng)光的日照強(qiáng)度為1.0×10³J/(m² •s)．(日照強(qiáng)度表示每平方米面積上1秒鐘得到的太陽(yáng)光的能量．)

某型號(hào)的電熱水器的功率為1.5kw，水箱容積為100L，效率為80%．

如果要將100Kg的水從20℃加熱到40℃，已知C_水=4.2×10³Ｊ/(Kg•℃)．

請(qǐng)問(wèn)：

（1）用上述型號(hào)的電熱水器來(lái)加熱，需要消耗多少電能？加熱多長(zhǎng)時(shí)間？

（2）用上述型號(hào)的太陽(yáng)能熱水器來(lái)加熱，需要多長(zhǎng)時(shí)間？

（3）根據(jù)（1）和（2）的計(jì)算分析說(shuō)明太陽(yáng)能熱水器和電熱水器各有哪些優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

解析：（由于生活周邊人們可以利用的能源不斷的減少，做為新能源的太陽(yáng)能正逐漸受到人們的關(guān)注，太陽(yáng)能熱水器就是直接利用太陽(yáng)光的輻射加熱水的，此過(guò)程中將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．由于技術(shù)條件的限制，在利用太陽(yáng)能加熱的過(guò)程中還不能做到完全轉(zhuǎn)化，所以太陽(yáng)能熱水器在利用過(guò)程中還有一個(gè)效率的問(wèn)題．

（1）將100Kg的水從20℃加熱到40℃時(shí)，水吸收的熱量為：

Q＝cm（t－t₀）＝4.2×10³Ｊ/（Kg•℃）×100 Kg×20℃＝8.4×10⁶Ｊ　

消耗的電能：

Ｗ＝Ｑ／η＝8.4×10⁶Ｊ／80%＝1.05×10⁷Ｊ≈3KW•h　

加熱時(shí)間：t＝Ｗ／Ｐ＝3KW•h／1.5ＫＷ＝2h

（2）t ＝8.4×10⁶Ｊ／［1.0×10³J／（m² •s）×1.5 m²×40%］＝1.4×10⁴s≈4h

（3） 通過(guò)（1）和（2）的計(jì)算說(shuō)明：電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是加熱同樣多的水所需時(shí)間短；太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源。