Question

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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，一滿足人們?nèi)粘Ｉ�活的需要具有安全、�?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)．
如圖1所示，太陽能熱水器主要由兩部分組成：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．如圖所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構(gòu)與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲(chǔ)水箱，保溫儲(chǔ)水箱下部與玻璃吸熱管相通．
玻璃吸熱管的工作原理如圖2所示：當(dāng)太陽光入射到黑色的吸熱層上時(shí)，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為熱能，將管內(nèi)的水加熱．向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運(yùn)動(dòng)；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運(yùn)動(dòng)，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高到一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用．
請(qǐng)回答以下問題：

（1）玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力________重力．
（2）能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面？簡(jiǎn)單說明理由．
（3）將質(zhì)量為100kg的初溫為20℃的水加熱到60℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

解：（1）玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后溫度升高，體積變大，質(zhì)量不變，根據(jù)ρ=可知，密度變小，浮力大于重力而上升，形成對(duì)流；
（2）不能，因?yàn)椴Ａ�屬于熱的不良�?dǎo)體，不易傳導(dǎo)熱．集熱管內(nèi)又是真空，也不能傳導(dǎo)熱，不利于將熱量傳給水；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（60℃-20℃）=1.68×10⁷J．
答：（1）大于；
（2）不能，因?yàn)椴Ａ�屬于熱的不良�?dǎo)體，不易傳導(dǎo)熱，集熱管內(nèi)又是真空，也不能傳導(dǎo)熱，不利于將熱量傳給水；
（3）這些水需要吸收1.68×10⁷J熱量．
分析：（1）物質(zhì)是密度與溫度有關(guān)，一般的溫度升高，質(zhì)量不變，體積變大，密度變小，浮力大于重力上升；
（2）玻璃屬于熱的不良導(dǎo)體，不易傳導(dǎo)熱．
（3）已知水的質(zhì)量100kg，初溫為20℃，末溫度60℃，根據(jù)Q=cm（t-t₀）可求出水吸收的熱量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱量的計(jì)算，只要記住公式Q=cm（t-t₀）即可，比較簡(jiǎn)單．同時(shí)要對(duì)太陽能熱水器有一定的了解．