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(shí)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(shí)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(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)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(jì)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(jì)算需要完全燃燒多少干木柴；
（3）再結(jié)合晴天時(shí)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(jì)算所需時(shí)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(shí)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(dá)到題干中的要求．

點(diǎn)評(píng) 吸收熱量的計(jì)算屬于基礎(chǔ)知識(shí)，但結(jié)合晴天時(shí)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(jì)算所需時(shí)間，有難度．