Question

19．安全、清潔、方便的太陽能越來越受到人們的重視和廣泛利用．如圖所示，一太陽能熱水器內(nèi)裝有質(zhì)量為250kg，溫度為20℃的水，陽光照射一段時間后，水溫升高到80℃．[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（1）水吸收的太陽能是多少？
（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒多少千克干木柴放出的熱量？[q_干木柴=1.2×10⁷J/kg]
（3）從有關(guān)資料獲悉，在地面地表晴天時垂直于陽光表面接受到的熱輻射為1.2×10³ J/（m²•s）．若該太陽能熱水器可將接收到的熱輻射的40%用來升高水溫，且該熱水器接受陽光垂直照射的有效面積始終是2.1m²．那么需多長時間才能達到題干中的要求．

Answer 1

分析 （1）利用水的質(zhì)量結(jié)合水的初溫和末溫，根據(jù)吸熱公式計算水吸收的熱量；
（2）求出了水吸收的熱量，由題知Q_吸=Q_放，利用Q_放=mq計算需要完全燃燒多少干木柴；
（3）再結(jié)合晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.2×10³J/m²•s和太陽能熱水器的效率計算所需時間．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm₁△t=4.2×10³J/（kg•℃）×250kg×（80℃-20℃）=6.3×10⁷J；
（2）這些熱量相當(dāng)于完全燃燒m₂千克干木柴：
根據(jù)Q_吸=Q_放=m₂q可得：
m₂=$\frac{Q}{q}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=5.25kg；
（3）由題知Q_吸=1.2×10³J/（m²•s）×2.1m²×t×40%=6.3×10⁷J，
則加熱時間為：t=62500s．
答：（1）水吸收的太陽能是6.3×10⁷J；
（2）這些能量相當(dāng)于完全燃燒5.25千克干木柴放出的熱量；
（3）需62500s才能達到題干中的要求．

點評 吸收熱量的計算屬于基礎(chǔ)知識，但結(jié)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．