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．