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，如果水箱能裝水60kg，玻璃蓋面積為1.8m²，地球上垂直于太陽光線的表面太陽輻射熱為7×10⁴J/（min?m²），水箱吸收太陽能的效率為50%．如果在不考慮散熱的情況下，隨時調整水箱的位置，使太陽總能垂直射入玻璃蓋，請計算曬水4h后水溫升高多少？

Answer 1

7×10⁴J/（min?m²）表示每平方米面積上，每分鐘太陽輻射的熱量為7.56×10⁴J，
1.8m²面積上，4h太陽輻射到水箱處的能量：E=7×10⁴J/（min?m²）×1.8m²×4×60min=3.024×10⁷J，
水吸收的熱量：Q_吸=Eη=3.024×10⁷J×50%=1.512×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

cm

=

1.512×107J

4.2×103J/(kg?℃)×60kg

=60℃．
答：4小時后箱中的水升高60℃．