4.太陽(yáng)能安全、清潔、方便,太陽(yáng)能的利用越來(lái)越受到人們的重視.太陽(yáng)能集熱器是直接利用太陽(yáng)能的一種裝置,它可以利用太陽(yáng)能加熱.小明想測(cè)出家里的這臺(tái)太陽(yáng)能熱水器每平方米的面積上接收太陽(yáng)能的平均功率.
(1)天氣晴朗使,小明家的太陽(yáng)能熱水器內(nèi)裝30kg、15℃的水時(shí),日照4h后,太陽(yáng)能熱水器中的水一共吸收的熱量是5.04×106J,則此時(shí)水溫能升高到多少℃?
(2)小明查得這臺(tái)太陽(yáng)能熱水器接收太陽(yáng)能的總有效面積為1.2m2,熱水器能把接收到的太陽(yáng)能的50%轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能.則這臺(tái)太陽(yáng)能熱水器每平方米的面積上接收太陽(yáng)能的平均功率是多少W?

分析 (1)應(yīng)用熱量公式可以求出水的溫度.
(2)熱水器能把接受到的太陽(yáng)能的50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,水吸收的熱量已求出,可知1.2m2的面積上接收的太陽(yáng)能,又知時(shí)間為4h,根據(jù)功率公式可求出這臺(tái)熱水器每平方米的面積上接收太陽(yáng)能的平均功率;

解答 解:(1)由Q=cm△t可知:
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{5.04×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×30kg}$=40℃,
水的溫度:t=△t+t0=15℃+40℃=55℃;
(2)1.2m2的面積上接收的太陽(yáng)能:
W=$\frac{Q}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{6}J}{50%}$=1.008×107J,
熱水器每平方米的面積上接收太陽(yáng)能的平均功率:
P=$\frac{W}{St}$$\frac{1.008×1{0}^{7}J}{1.2{m}^{2}×3600s×4}$≈583.3W/m2
答:(1)此時(shí)水溫能升高到55℃.
(2)這臺(tái)太陽(yáng)能熱水器每平方米的面積上接收太陽(yáng)能的平均功率是583.3W.

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)測(cè)地球表面接受太陽(yáng)能的總功率,考查了熱量和功率的計(jì)算,實(shí)驗(yàn)和計(jì)算相結(jié)合,同時(shí)也展示了一種解決問(wèn)題的思路和方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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