太阳能是人类能源的宝库，人类早期除了间接利用存贮在化石燃料中的能源外，还设法直接利用太阳能．如图所示，太阳能集热器就是直接利用太阳能把水加热的装置．太阳能热水系统主要元件包括集热板、储存装置及循环管路三部分．（1）储存装置比集热板的位置要高，请你猜想为什么要这样设计？（2）假设家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%；从太阳能手册中查到，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103J/m2•s．如果储水箱内的水大约有40kg，集热板接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m2，请计算，要使水温上升30℃需要多长时间？（c水=4.2×103J/（kg•℃））

答

（1）水在集热板中被加热后，温度升高，体积膨胀，根据ρ=

m

V

，密度变小，热水上升，冷水下降，形成对流，所以储存装置比集热板的位置要高，以便集热板对冷水继续加热．
（2）Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×30℃=5.04×10⁶J；
由题意可知，Q_吸=1.26×10³J/（m²•s）×1.5m²×t×50%=5.04×10⁶J，
解得：t≈5333.3s≈1.48h；
答：（1）水在集热板中被加热后，温度升高，热水上升，冷水下降，以便集热板对冷水继续加热．
（2）要使水温上升30℃需要1.48h．
答案解析：（1）水受热后体积膨胀，根据ρ=mV，密度变小，向上运动，形成对流．（2）知道水的质量和水升高的温度值，利用吸热公式求水吸收的热量；再结合晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103J/m2•s和太阳能热水器的效率计算所需时间．
考试点：太阳能热水器中的热量计算．
知识点：吸收热量的计算属于基础知识，但结合晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射和太阳能热水器的效率计算所需时间，增加了理解的难度，要细心解答．