Question

8．某研究小組為測量垂直于太陽光的面積為1米²表面上，每秒鐘接收到的太陽能，用自制太陽能熱水器做實驗，經多次試驗得到自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%．控制太陽能熱水器接受太陽光垂直照射的面積始終是2米²，太陽能熱水器內的水的質量為100千克，水的初溫為20℃，經8400s時間后上升到45℃【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）】．請計算：
（1）在上述過程中太陽能熱水器內的水吸收熱量是多少焦耳？
（2）垂直于太陽光的1米²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）已知水的質量與初末溫度，由熱量公式可以求出水所吸收的熱量．
（2）根據(jù)吸收效率求出總的太陽能，水吸收的熱量處于受光面積與光照時間，可以求出1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q=cm△t=cm（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-20℃）=1.05×10⁷J；
（2）W_光=$\frac{Q}{η}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{50%}$=2.1×10⁷J，
則每平方米接收的太陽能：W=$\frac{{W}_{光}}{S}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2{m}^{2}}$=1.05×10⁷J，
垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是：1200J；
在1米²表面上每秒鐘接收的太陽能W₀=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{8400s}$=1250J．
答：（1）太陽能熱水器內的水吸收熱量是1.05×10⁷J．
（2）垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是1250J．

點評 本題考查了求水吸收的熱量、單位時間單位面積上的太陽能，應用熱量公式即可正確解題．