Question

如圖所示，太陽能集熱器就是直接利用太陽能把水加熱的裝置．太陽能熱水系統主要元件包括集熱板、儲存裝置及循環管路三部分．假設家用太陽能熱水器的效率在夏天可達50%；從太陽能手冊中查到，在地球表面，晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.26×10³J/m²?s．如果儲水箱內的水大約有80kg，集熱板接收陽光垂直照射的面積始終是3m²，請計算，要使水溫從20℃升高到50℃需要吸收多長熱量？達到這樣的水溫需要多少時間？（C_水=4.2×10³J/（kg．℃））

Answer 1

解：（1）Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×80kg×（50℃-20℃）=1.008×10⁷J；
（2）由題知Q_吸=1.26×10³J/（m²?s）×3×t×50%=1.008×10⁷J
∴t=5333.3s=1.54h；
答：要使水溫從20℃升高到50℃需要吸收1.008×10⁷J的熱量，達到這樣的水溫需要1.54h．
分析：（1）知道水的質量和水升高的溫度值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）再結合晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.26×10³J/m²?s和太陽能熱水器的效率計算所需時間．
點評：吸收熱量的計算屬于基礎知識，但結合晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射和太陽能熱水器的效率計算所需時間，有難度．