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  • 1. (2024·陕西) 某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点,为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成,其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时,其内部水温升高,然后通过热交换器,使蓄水箱内水温升高,再通过水泵将热水送入用户。集热板无法供热时,蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时,集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求,同时富余的内能可储存在蓄水箱中,用以解决阴雨天集热板无法供热的问题,实现“不用煤,不用气,不用电,温暖整个县城千家万户!”

    同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析,为便于计算,工作过程和相关数值均做了简化处理,如下表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。[水的比热容为 , 水的密度为]

    集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量

    集热板面积

    蓄水箱全天持续供暖输出能量(含用户得到的内能、蓄水箱和供暖管道的热损失)

    1. (1) 同学们查阅资料了解到,在西藏地区选用该系统供热的原因之一是:藏区海拔高,大气压强(选填“大”或“小”),空气密度小,蓄水箱对流散热慢。
    2. (2) 若这一天光照时长为10h,集热板的光热转化效率为60%,则集热板中的水获得的内能是多少?这些内能,一方面通过蓄水箱对用户全天持续供暖,另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了10℃。请分析计算该蓄水箱的容积至少是多少?
    3. (3) 假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准,用户的进水温度不低于40℃。若这一天持续供暖结束后,蓄水箱水温为48℃,接下来为连续阴雨天气,请你通过计算分析,蓄水箱储存的内能是否还能为县城用户按标准持续供暖3天?(计算结果保留一位小数)

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