Question

8．一個能裝水100L的太陽能曬水箱，其接收太陽能的面積為2m²，該曬水箱接受的太陽輻射能為E=3.2×10⁶J∕（h•m² ）．求：
（1）如果每天接收太陽能的時間為8h，則該曬水箱每天可以接收多少焦的太陽能？
（2）由于熱量的散失等原因，水的吸熱效率只有60%．那么，該曬水箱一天吸收的太陽能可使這50L的水從20℃升高到多少℃
（3）請說出利用太陽能熱水器的優點．

Answer 1

分析 （1）知道每天接收太陽能的時間和接收太陽能的面積，根據接收太陽能E求出該曬水箱每天可以接收的太陽能；
（2）先根據密度公式求出水的質量，在根據效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}}$×100%的變形公式求出水吸收的熱量，
然后根據Q_吸=cm（t-t₀）的變形公式t=t₀+$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$求出水的末溫，注意要結合標準大氣壓下水的沸點為100℃進行判斷即可；
（3）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產生能源總量多，并且供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環境帶來污染；
但把水加熱到預定溫度需要較長的時間，并受天氣影響的制約．

解答 解：（1）曬水箱每天可以接收的太陽能：
Q_總=ESt=3.2×10⁶J∕（h•m²）×2m²×8h=5.12×10⁷J；
（2）水的體積V=50L=50dm³=0.05m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.05m³=50kg；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{總}}$×100%得，水吸收的熱量：
Q_吸=ηQ_總=60%×5.12×10⁷J=3.072×10⁷J，
由Q_吸=cm（t-t₀）得，水的末溫：
t=t₀+$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=20℃+$\frac{3.072×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J（kg•℃）×50kg}$≈166.3℃，
因為在1標準大氣壓下，水的沸點為100℃，
且沸騰時吸收熱量，溫度保持不變，故水的溫度升高到100℃．
（3）優點：節約能源、無污染、可再生等．
答：（1）該曬水箱每天可以接收5.12×10⁷焦的太陽能；
（2）該曬水箱一天吸收的太陽能可使這50L的水從20℃升高到100℃；
（3）優點：節約能源、無污染、可再生等．

點評 本題考查了學生對密度公式、吸熱公式的理解與掌握以及對太陽能優缺點的認識，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．