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用简易太阳能热水器代替燃料加热水不仅很方便,还能节约能源,如果水箱内装有水60L,玻璃盖的面积为0.84m2,地球上垂直于太阳光线的表面辐射热为7.56×103J/﹙min?m2),水箱吸收太阳能的效率为50%,如果在不考虑水散热的情况下,随时调整水箱的位置,使太阳光总能垂直射入玻璃盖,请计算嗮水4h后水温升高多少?
分析:太阳向地球辐射热量,辐射的热量没有全部被水吸收,根据水吸收了太阳辐射热的50%求出水吸收的热量,然后根据Q=cm△t求水的温度变化量.
解答:解:∵ρ=
m
V

∴水的质量m=ρV=1×103kg/m3×60×10-3m3=60kg
7.56×103J/(min?m2)表示每平方米面积上,每分钟太阳辐射的热量为7.56×103J,
0.84m2面积上,4h太阳辐射到水箱处的能量:
E=7.56×104J/(min?m2)×0.84m2×4×60min=1.524×107J,
水吸收的热量:
Q=Eη=1.524×107J×50%=7.62×106J,
∵Q=cm△t,
∴△t=
Q
cm
=
7.62×106J
4.2×103J/(kg?℃)×60kg
≈30.2℃.
答:4小时后水箱中的水升高30.2℃.
点评:本题考查了学生对吸热公式Q=cm△t的掌握和运用,联系实际生活问题,把物理知识应用到生活中去,锻炼了学生解决实际问题的能力.
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