太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点.为有效利用太阳能,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t0℃ | 温度t1℃ | 温度t2℃ | 温度t3℃ | … |
黑色 | 1 | 15 | 22.3 | 27.8 | 31.5 | … |
白色 | 1 | 15 | 16.5 | 17.8 | 19 | … |
(1)这次实验过程中,采用的科学研究方法是 ______;
(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图,若在太阳能热水器的水箱中装满水,中午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?该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少?
容积 | 100L |
集热箱的采光面积 | 1.5m2 |
效率 | 40% |
使用年限 | 15年 |
(1)本实验探究黑、白颜色物体的吸热能力,实验时让让水的质量、容器、水的初温相同,采用了控制变量法;
(2)通过实验说明黑颜色物体的吸热能力强,太阳能热水器的集热管表面颜色以黑色为宜;
(3)v=100L=100×10-3m3,
水的质量:
m=ρv=1×103kg/m3×100×10-3m3=100kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×10℃=4.2×106J;
热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能为Q,
∵Q吸=Q×1.5×3600×40%,
∴Q=
=Q吸 1.5×3600×40%
=1944J.4.2×106J 1.5×3600×40%
故答案为:(1)控制变量;
(2)黑色;
(3)该热水器中的水每小时吸收的热量是4.2×106J,该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是1944J.