Question

【題目】閱讀下面的短文，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，真空不利于熱量的傳遞。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．

請回答以下問題：

(1) 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__能，將管內的水加熱．這是通過___的方式改變內能。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”或“變小”）。

(2)你認為__（填“能”或“不能”）將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上，理由是：_______。

(3)這臺太陽能熱水器的水箱容積為120 L，那么水箱內裝滿水時，水的質量是_____，在一般的光照條件下，太陽能每天可將滿箱20℃的水加熱到70℃，則水吸收的熱量為______。[水的比熱容是4.2×103 J(kg·℃)]

（4）如果熱水器上的集熱器對太陽能的利用效率為40%，在與陽光垂直的地球表面上每平方米得到的太陽輻射功率約為P=1400W．如果將整箱水的溫度從20℃加熱到70℃，需要陽光照射5h，那么熱水器上集熱器的面積至少要是______。

Answer 1

【答案】 內能 熱傳遞 變小 不能 因為雙層玻璃管（集熱管）中間是真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水 120Kg 2.52×107J 2.5 m2

【解析】(1) 太陽能熱水器，利用太陽能加熱水，黑色的材料吸收輻射能力強，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為內能，黑色吸熱層再將管內的水加熱．是通過熱傳遞的方式改變內能的。根據物體熱脹冷縮的性質，玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、質量不變，密度會變小。

(2) 因為雙層玻璃管（集熱管）中間是真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水，所以不能將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上。

(3)水箱內裝滿120 L水時，

水的質量是：

滿箱20℃的水加熱到70℃，則水吸收的熱量為：

（4）太陽能的輻射功率：

太陽照射5h獲得的太陽能：

由可得：

熱水器集熱器面積：

故答案為：(1). 內能 (2). 熱傳遞 (3). 變小 (4). 不能 (5). 因為雙層玻璃管（集熱管）中間是真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水 (6). 120Kg (7). 2.52×107J (8). 2.5 m2