Question

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

Answer 1

分析 （1）應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能，又知時間為4h，根據(jù)功率公式可求出這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率；

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）此時水溫能升高到55℃．
（2）這臺太陽能熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率是583.3W．

點評 本題通過測地球表面接受太陽能的總功率，考查了熱量和功率的計算，實驗和計算相結(jié)合，同時也展示了一種解決問題的思路和方法．