阅读材料，完成下列问题太阳能热水器 太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活需要，它具
阅读材料，完成下列问题
太阳能热水器
太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活需要，它具有安全、节能、环保等优点．
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分组成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
玻璃吸热管的工作原理如图乙所示：当太阳光射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，是因为吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空，真空______．
（2）某品牌太阳能热水器水箱容量为120L，将初温为20℃的水加热到70℃，需要吸收多少热量？（水的比热容是4.2×103J/kg•℃）
（3）热水器热效率η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳能辐射能为1.4×103J）．在第（2）小题中水吸收的热量由该热水器提供，需要加热12.5h，求集热器的面积至少要多大？
太阳能热水器
太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活需要，它具有安全、节能、环保等优点．
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分组成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
玻璃吸热管的工作原理如图乙所示：当太阳光射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高到一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，是因为吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空，真空______．
（2）某品牌太阳能热水器水箱容量为120L，将初温为20℃的水加热到70℃，需要吸收多少热量？（水的比热容是4.2×103J/kg•℃）
（3）热水器热效率η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳能辐射能为1.4×103J）．在第（2）小题中水吸收的热量由该热水器提供，需要加热12.5h，求集热器的面积至少要多大？
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解题思路：（1）玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料，吸收太阳辐射热，传递给水，水吸热温度升高；若将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面，因为玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水；
（2）知道水的体积根据密度公式求出水的质量，又知道水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（3）求出照射到热水器的太阳能，然后求出集热器的面积．
（2）知道水的体积根据密度公式求出水的质量，又知道水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量；
（3）求出照射到热水器的太阳能，然后求出集热器的面积．
（1）玻璃是热的不良导体，集热管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水，不能将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面；
（2）由ρ=[m/V]可知，太阳能热水器的水箱装满水时，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×120×10-3m3=120kg，
水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×120kg×（70℃-20℃）=2.52×107J；
（3）照射到热水器的热量：Q′=[Q/η]=
2.52×107J
40%=6.3×107J，
由Q′=PSt可知，集热器的面积：S=[Q′/Pt]=
6.3×107J
1.4×103W/m2×12.5×3600s=1m2；
答：（1）真空不利于将热量传递给管内的水．
（2）需要吸收2.52×107J的热量．
（3）集热器的面积至少为1m2．
点评：
本题考点： 太阳能热水器中的热量计算．
考点点评： 本题考查了学生对密度公式、吸热公式和能量的利用率的运用，要学会审题，从复杂的题干中搜集有用信息，计算时注意温度升高了（△t）、升高（△t）和升高到（末温）的区别．
1年前
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