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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.
如图所示的太阳能热水器,它的水箱容量为100L,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10℃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•℃)].
人气:266 ℃ 时间:2020-05-12 05:33:20
解答
(1)一箱水中水的体积:
V=100L=100dm3=0.1m3
由ρ=
m
V
得,整箱水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg,
水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(70℃-10℃)=2.52×107J;
(2)由η=
Q
E
×100%可得,热水器上集热器吸收的热量:
E=
Q
η
=
2.52×107J
40%
=6.3×107J,
集热管获得的太阳辐射功率:
P获得=
E
t
=
6.3×107J
5×3600s
=3500W,
热水器上集热器的最小面积:
S=
3500W
1400W/S
=2.5m2
答:(1)一箱水需要吸收的热量是2.52×107J;
(2)热水器上集热器的面积至少要2.5m2
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