问题
问答题
小明同学家想购买一台热水器．为此，小明通过调查得到有关太阳能热水器和电热水器的相关资料和数据如下：某型号的太阳能热水器：水箱的容积为100L，热水器集热管的采光面积为1.5m2，热效率为40%．太阳光的日照强度为1.0×103J/（m2•s）．（日照强度表示每平方米面积上1秒钟得到的太阳光的能量．）某型号的电热水器的功率为1.5kw，水箱容积为100L，效率为80%．
如果要将100Kg的水从20℃加热到40℃，已知水的比热容为4.2×103J/（Kg•℃）．请问：
（1）用上述型号的电热水器来加热，需要消耗多少电能？加热多长时间？
（2）用上述型号的太阳能热水器来加热，需要多长时间？
（3）根据（1）和（2）的计算分析说明太阳能热水器和电热水器各有哪些优点？
答案
（1）水的质量：
m=ρv=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（40℃-20℃）=8.4×106J，
消耗的电能：W电=
=Q吸 η
=1.05×107J，8.4×106J 80%
加热时间：t=
=W电 P
≈1.94h；1.05×107J 1500W
（2）用上述型号的太阳能热水器来加热：
Q吸=1.0×103J/（m2•s）×1.5 m2×40%×t=8.4×106J，
需要时间：
t=14000s≈3.89h；
（3）通过（1）和（2）的计算说明：电热水器的优点是加热同样多的水所需时间短；太阳能热水器的优点是节约能源．
答：（1）用上述型号的电热水器来加热，需要消耗1.05×107J，加热1.94h；
（2）用上述型号的太阳能热水器来加热，需要3.89h；
（3）电热水器的优点是加热同样多的水所需时间短；太阳能热水器的优点是节约能源．