试题

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计（温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见），放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋颜色	水的质量（m/kg）	初温（t/℃）	温度（t1/℃）	温度（t2/℃）	温度（t3/℃）	…
黑色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	…
白色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	…

根据上述数据回答下列问题：
（1）太阳能热水器工作时，发生的是能量转化还是能量的转移？答：；
（2）通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以为宜；
（3）小明家使用的太阳能热水器的说明书如表．

容积	100L
集热箱的采光面积	2㎡
效率	35%
使用年限	15年

若在太阳能热水器的水箱中装有90kg的水，在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该地区每秒钟每平方米的面积上接收到的太阳能是多少？

解：（1）太阳能热水器工作时，将太阳能转化为内能；
（2）通过表中数据可以看出，太阳能热水器的集热管中装有相同质量的水，照射相同的时间，表面颜色为黑色时，水的温度升的高；
（3）①水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg·℃）×90kg×10℃=3.78×10⁶J；
②∵η=

Q吸

Q总

×100%，
∴每小时照射到集热箱的采光面积上的太阳能：
Q_总=

Q吸

η

=

3.78×106J

35%

=1.08×10⁷J，
该地区每秒钟每平方米的面积上接收到的太阳能：
E=

Q总

St

=

1.08×107J

2m2×3600s

=1500J/（m²·s）；
故答案为：
（1）转化；
（2）黑色；
（3）该热水器中的水每小时吸收的热量是3.78×10⁶J；该地区每秒钟每平方米的面积上接收到的太阳能是1500J．