问题标题:
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活的需要.如图甲所示,太阳能热水器主要由两部分构成:一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器,每根玻璃吸热
问题描述:

太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活的需要.如图甲所示,太阳能热水器主要由两部分构成:一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器,每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成,双层玻璃管之间是真空.如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图,它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似,只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料;另一部分是保温储水箱,保温储水箱下部与玻璃吸热管相通.

玻璃吸热管工作原理如图乙所示:当太阳光入射到黑色的吸热层上时,黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能,将管内的水加热.向光一侧的水被加热后体积增大,向上运动;背光一侧的水由于温度较低,向下运动,形成冷热水循环,最终整箱水都升高至一定的温度.玻璃吸热管具有吸热保温作用.

请回答以下问题:

(1)玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度______(选填“变大”、“不变”或“变小”).

(2)能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理由.______.

(3)将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃,求这些水需要吸收多少热量?[水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)]

(4)某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2,热效率为η=40%(即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能),该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×103W/m2(即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J).在第(3)小题中水吸收的热量由该热水器提供,求需要加热多长时间?

励幼芳回答:
  (1)玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大,质量不变,由ρ=mV
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