Question

8．某研究小組用自制太陽(yáng)能熱水器做實(shí)驗(yàn)，來(lái)測(cè)量每秒鐘，與太陽(yáng)光垂直的1m²表面積上接受到的太陽(yáng)能有多少．若此自制太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的效率為50%，太陽(yáng)能熱水器接受太陽(yáng)光垂直照射的面積始終是2m²，太陽(yáng)能熱水器內(nèi)水的質(zhì)量為100kg，水的初溫為20℃，經(jīng)2.1×10³s時(shí)間后上升到30℃．[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（1）在上述過(guò)程中太陽(yáng)能熱水器內(nèi)的水吸收熱量是多少J？
（2）自制太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的效率為50%，則吸收的總太陽(yáng)能是多少？
（3）垂直于太陽(yáng)光的1m²表面上，1S接受到的太陽(yáng)能是多少J？

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量與初、末溫度，由熱量公式Q_吸=cm△t可以求出水所吸收的熱量．
（2）根據(jù)水吸收的熱量和吸收效率即可求出吸收太陽(yáng)的能量．
（3）已知總面積、吸熱時(shí)間和吸收的太陽(yáng)能，直接計(jì)算出1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（30℃-20℃）=4.2×10⁶J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{太陽(yáng)}}$得太陽(yáng)能熱水器吸收的太陽(yáng)能（總能量）：
Q_{太陽(yáng)}=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{50%}$=8.4×10⁶J；
（3）垂直于太陽(yáng)光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能：$\frac{{Q}_{太陽(yáng)}}{St}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2{m}^{2}×2.1×1{0}^{3}s}$=2000J；
答：（1）在上述過(guò)程中太陽(yáng)能熱水器內(nèi)的水吸收熱量是4.2×10⁶J；
（2）自制太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的效率為50%，則吸收的總太陽(yáng)能是8.4×10⁶J；
（3）垂直于太陽(yáng)光的1m²表面上，1s接受到的太陽(yáng)能是2000J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱量和效率的計(jì)算，會(huì)求單位時(shí)間單位面積上吸收的太陽(yáng)能，應(yīng)用公式即可正確解題．