Question

8．某研究小組用自制太陽能熱水器做實驗，來測量每秒鐘，與太陽光垂直的1m²表面積上接受到的太陽能有多少．若此自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%，太陽能熱水器接受太陽光垂直照射的面積始終是2m²，太陽能熱水器內水的質量為100kg，水的初溫為20℃，經2.1×10³s時間后上升到30℃．[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（1）在上述過程中太陽能熱水器內的水吸收熱量是多少J？
（2）自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%，則吸收的總太陽能是多少？
（3）垂直于太陽光的1m²表面上，1S接受到的太陽能是多少J？

Answer 1

分析 （1）已知水的質量與初、末溫度，由熱量公式Q_吸=cm△t可以求出水所吸收的熱量．
（2）根據水吸收的熱量和吸收效率即可求出吸收太陽的能量．
（3）已知總面積、吸熱時間和吸收的太陽能，直接計算出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_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（30℃-20℃）=4.2×10⁶J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{太陽}}$得太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：
Q_太陽=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{50%}$=8.4×10⁶J；
（3）垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能：$\frac{{Q}_{太陽}}{St}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2{m}^{2}×2.1×1{0}^{3}s}$=2000J；
答：（1）在上述過程中太陽能熱水器內的水吸收熱量是4.2×10⁶J；
（2）自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%，則吸收的總太陽能是8.4×10⁶J；
（3）垂直于太陽光的1m²表面上，1s接受到的太陽能是2000J．

點評 本題考查熱量和效率的計算，會求單位時間單位面積上吸收的太陽能，應用公式即可正確解題．