新型电辅式太阳能热水器,可以在天气差、吸热功率小的情况下,启动电热管对水加热补偿.小明家购买了这样一台热水器,下表是其铭
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解题思路:(1)先根据集热管平均吸热功率1250W,热水器的效率为56%,白天阳光照射8h,太阳能热水器里的水吸收的热量,再利用密度公式m=ρV、吸热公式Q=Cm(t-t0)求出水吸收这些热量后水升高到的温度.

(2)夜晚,小明家人需要45℃以上的洗澡水,先计算保温箱里的水温度升高到45℃吸收的热量,再计算这些热量由电功率为2kw的电热管加热需多长时间.

(1)当集热管平均吸热功率1250W,白天阳光照射8h时集热管吸收的太阳能为:

Q太阳=Pt=1250W×8×3600s=3.6×107J;

∵热水器的效率为56%;

∴水吸收到的热量Q吸=Q太阳×56%=3.6×107J×56%=2.016×107J;

保温箱充满水时:

水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×160×10-3m3=160kg;

由∴Q=Cm(t-t0)得:

t=t0+

Q吸

c水m=5℃+

2.016×107J

4.2×103J/(kg•℃)×160kg=35℃;

答:水吸收的热量是2.016×107J的太阳能,达到的温度是35℃.

(2)经上面的计算可知白天水温度已达到35℃,夜晚,小明家人需要45℃以上的洗澡水,则水需由电热管继续加热,从35℃至少升高到45℃,则吸收的热量为:

Q吸1=Cm(t1-t01)=4.2×103J/(kg•℃)×160kg×(45℃-35℃)=6.72×106J;

∵Q吸1=Q=Pt;

∴t=

Q电

P=

Q吸1

P=

6.72×106J

2000Ws=3360s=0.93h;

答:保温箱里的电热管至少正常工作0.93小时.

点评:

本题考点: 太阳能热水器中的热量计算;电功与热量的综合计算.

考点点评: 本题考查了学生热量的计算和能量的利用率的运用,注意晚上用电加热水,是在白天太阳照射加热后进行的,计算时注意公式中单位要统一.