Question

用簡易太陽能熱水器代替燃料加熱水不僅很方便，還能節約能源，如果水箱內裝有水60L，玻璃蓋的面積為0.84m²，地球上垂直于太陽光線的表面輻射熱為7.56×10³J/﹙min?m²），水箱吸收太陽能的效率為50%，如果在不考慮水散熱的情況下，隨時調整水箱的位置，使太陽光總能垂直射入玻璃蓋，請計算嗮水4h后水溫升高多少？

Answer 1

分析：太陽向地球輻射熱量，輻射的熱量沒有全部被水吸收，根據水吸收了太陽輻射熱的50%求出水吸收的熱量，然后根據Q_吸=cm△t求水的溫度變化量．

解答：解：∵ρ=

m

V

∴水的質量m=ρ_水V=1×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg
7.56×10³J/（min?m²）表示每平方米面積上，每分鐘太陽輻射的熱量為7.56×10³J，
0.84m²面積上，4h太陽輻射到水箱處的能量：
E=7.56×10⁴J/（min?m²）×0.84m²×4×60min=1.524×10⁷J，
水吸收的熱量：
Q_吸=Eη=1.524×10⁷J×50%=7.62×10⁶J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

cm

=

7.62×106J

4.2×103J/(kg?℃)×60kg

≈30.2℃．
答：4小時后水箱中的水升高30.2℃．

點評：本題考查了學生對吸熱公式Q_吸=cm△t的掌握和運用，聯系實際生活問題，把物理知識應用到生活中去，鍛煉了學生解決實際問題的能力．