在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐*的能量加热时,能把太阳辐*...
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在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐*的能量加热时,能把太阳辐*能的70%转化为水的内能;用电热丝加热时,能把电能的90%转化为水的内能,该热水器也可利用太阳辐*的能量和电热丝同时加热.它的铭牌如表格所示.小明家热水器的支架与楼顶水平台面总接触面积为0.1m2.他家所在的地区(晴天)每天接受太阳辐*的时间为8h,太阳光照*地面时的辐*功率为900J/(s.m2),即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐*能平均为900J.已知g=10N/kg,C水=4.2×103J、(kg.℃).ρ水=1.0×103kg/m3.当热水器内蓄满水时,求:
x x牌热水器 | ||
型号HM﹣20 | 集热管数28支 | 额定频率50HZ |
水箱容积150L | 集热管管长180cm | 额定电压220V |
防水等级A | 系统承压3.0MPa | 额定功率4000W |
自身质量50kg | 采光面积2.0m3 |
(1)热水器对水平台面的压力和压强;
(2)热水器每天接受的太阳辐*能使水升高的温度;
(3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间.
【回答】
(1)水的质量m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg, 热水器对水平台的压力:F=G=(m器+m水)g=(50kg+150kg)×10N/kg=2000N, 热水器对水平台的压强:p==20000Pa; (2)热水器每天接受的太阳辐*能:W=900J/(s.m2)×8×3600s×2.0m2=5.184×107J, 水吸收的热量:Q吸=70%W=70%×5.184×107J=3.6288×107J, 由于水的体积V=150L=0.15m3, 水的质量:m水=ρV=1.0×103kg/m3×0.15m3=150kg, ∵Q=cm△t,故水升高的温度:△t==57.6℃; (3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所吸收的热量: Q吸′=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg.℃)×150kg×(52.4℃﹣20℃)=2.0412×107J, 热水器利用太阳辐*的能量和电热丝同时加热,时间最短,假设此时的时间为t, ∵W=Pt,则Q吸′=90%×Pt+70%×900J/(s.m2)×t×2.0m2=4860W×t ∴需要加热的时间:t==4200s.
知识点:内能单元测试
题型:计算题
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