Question

目前人類正積極開發和利用太陽能，例如太陽能熱水器等，小明想測出地球表面接受太陽能的總功率．
（1）天氣晴朗時，小明測得太陽能熱水器1h內平均能使質量26kg的水從20℃升高到30℃，則水吸收了多少熱量？
（2）小明查的熱水器接受太陽能的總有效面積是1.2㎡，熱水器能把接受到的太陽能的50%轉化為水的內能，則這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率為多少？
（3）已知地球接收太陽能的總有效面積是1.3×10¹⁴m²，則地球表面接收太陽能的總功率為多少．

Answer 1

解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×26kg×（30℃-20℃）=1.092×10⁶J．
（2）1h內1.2m²太陽能熱水器接收的能量：
E===2.184×10⁶J．
1m²接收的能量：
W==1.82×10⁶J，
P==≈506W
（3）P_總=PS=506W×1.3×10¹⁴m²≈6.6×10¹⁶W，
答：（1）水吸收了1.092×10⁶J的熱量；
（2）這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率為506W；
（3）地球表面接收太陽能的總功率為6.6×10¹⁶W．
分析：（1）根據熱量的計算公式為Q=cm△t，從而計算出水吸收了多少的熱量．
（2）太陽能的有效能量轉變為水的內能即水吸收的熱量，所以50%E=Q_水吸，從而計算出太陽能釋放的能量，又因為W=Pt，則可以得出太陽能的功率．
（3）根據上題中太陽能的平均功率，P_總=PS，從而計算出太陽能總功率．
當光遇到物體的表面都會發生反射，光從一種介質斜射入另一種介質時，會發生折射．
大氣層的稀疏程度不同，因而光會在大氣層中發生折射．
點評：本題考查了學生對吸熱公式、功及功率公式的掌握和運用，提高了學生積極開發新能源的意識，體現了學以致用，有意義．