Question

9．太阳能是一种清洁无污染的能源，开发和利用前景广阔，从有关资料获悉，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.5×10³J/（m²•s）．
（1）有一台太阳能热水器，如果该热水器接收阳光垂直照射的有效面积始终是2m²，晴天晒了5h，可以接受多少太阳能辐射的热量？
（2）太阳能热水器可将接收到的热辐射的28%用来升高水温，可以将水箱中30℃，50kg水的温度升高多少摄氏度？（当时气压为1标准大气压，水的比热容为4.2×10³J/（kg?℃））
（3）若水吸收的这些热量由干木柴燃烧放出的，需要燃烧多少千克的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×l0⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根据1.5×10³J/（m²•s）的含义以及接受面积和照射时间进行计算；
（2）根据热水器接受的热量和转化率求出水吸收的热量；，然后根据Q=cm△t即可求出贮水箱中的水升高的温度；
（3）由题意Q_放=Q_吸，由Q_放=mq可求干木柴的质量

解答 解：（1）太阳能热水器5h接收的太阳辐射能为：
Q=1.5×10³J/（m²•s）×2m²×5×3600s=5.4×10⁷J；
（2）水吸收的热量为：
Q_吸=Qη=5.4×10⁷J×28%=1.512×10⁷J，
由Q_吸=cm△t得水箱中50kg水的温度能升高的温度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.512×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×50kg}$=72℃，
水的初温为30℃，吸收热量后水的末温应为102℃，但是在一标准大气压下水的沸点为100℃，所以水能升高的温度为100℃-30℃=70℃；
（3）由题知，Q_放=Q_吸=1.512×10⁷J，
由Q_放=mq得需要完全燃烧干木柴的质量：
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）晴天晒了5h，可以接受5.4×10⁷J太阳能辐射的热量；
（2）50kg水的温度升高70℃；
（3）需要燃烧1.26kg的干木柴．

点评 此题主要考查的是学生对热量计算公式的理解和掌握，弄清楚水吸收的热量是解决此题的关键．