Question

9．太陽能是一種清潔無污染的能源，開發(fā)和利用前景廣闊，從有關資料獲悉，在地球表面，晴天時垂直于陽光的表面接收到的熱輻射為1.5×10³J/（m²•s）．
（1）有一臺太陽能熱水器，如果該熱水器接收陽光垂直照射的有效面積始終是2m²，晴天曬了5h，可以接受多少太陽能輻射的熱量？
（2）太陽能熱水器可將接收到的熱輻射的28%用來升高水溫，可以將水箱中30℃，50kg水的溫度升高多少攝氏度？（當時氣壓為1標準大氣壓，水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃））
（3）若水吸收的這些熱量由干木柴燃燒放出的，需要燃燒多少千克的干木柴？（已知干木柴的熱值為1.2×l0⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)1.5×10³J/（m²•s）的含義以及接受面積和照射時間進行計算；
（2）根據(jù)熱水器接受的熱量和轉化率求出水吸收的熱量；，然后根據(jù)Q=cm△t即可求出貯水箱中的水升高的溫度；
（3）由題意Q_放=Q_吸，由Q_放=mq可求干木柴的質量

解答 解：（1）太陽能熱水器5h接收的太陽輻射能為：
Q=1.5×10³J/（m²•s）×2m²×5×3600s=5.4×10⁷J；
（2）水吸收的熱量為：
Q_吸=Qη=5.4×10⁷J×28%=1.512×10⁷J，
由Q_吸=cm△t得水箱中50kg水的溫度能升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.512×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×50kg}$=72℃，
水的初溫為30℃，吸收熱量后水的末溫應為102℃，但是在一標準大氣壓下水的沸點為100℃，所以水能升高的溫度為100℃-30℃=70℃；
（3）由題知，Q_放=Q_吸=1.512×10⁷J，
由Q_放=mq得需要完全燃燒干木柴的質量：
m_干木柴=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.512×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=1.26kg．
答：（1）晴天曬了5h，可以接受5.4×10⁷J太陽能輻射的熱量；
（2）50kg水的溫度升高70℃；
（3）需要燃燒1.26kg的干木柴．

點評 此題主要考查的是學生對熱量計算公式的理解和掌握，弄清楚水吸收的熱量是解決此題的關鍵．