Question

2．譚索同學(xué)應(yīng)用所學(xué)知識設(shè)計一臺家用太陽能曬水箱，要求曬水箱中裝50kg水，經(jīng)過4h太陽的暴曬后，水溫升高20°C，如果該曬水箱的熱效率為40%，已知太陽光垂直照射到地表面，地表面吸收輻射熱為1.26×10³J/（s•m²）．
求：（1）水4h內(nèi)吸收的熱量；
（2）該曬水箱接受的光照面積S為多少？

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量，利用Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)水吸收的熱量、地表吸收輻射熱、和曬水箱的熱效率，可求出曬水箱的吸熱面積．

解答 解：（1）太陽能曬水箱中水的質(zhì)量：m=50kg，
水吸收熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×20℃=4.2×10⁶J；
（2）4h曬水箱接收的輻射熱：Q=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{40%}$=1.05×10⁷J，
則每平方米面積上4h有效吸收的熱量：Q₂=4×3600s×1.26×10³J=1.8144×10⁷J．
曬水箱的吸熱面積：S=$\frac{Q}{{Q}_{1}}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{1.8144×1{0}^{7}J}$≈0.58m²．
答：（1）水吸收熱量為4.2×10⁶J；
（2）他設(shè)計的曬水箱的吸熱面積是0.58m²．

點評 本題考查了吸熱公式的應(yīng)用，聯(lián)系實際生活問題，把物理知識應(yīng)用到生活中去，鍛煉了學(xué)生解決實際問題的能力．