Question

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，如果水箱能装水60kg，玻璃盖面积为1.8m²，地球上垂直于太阳光线的表面太阳辐射热为7×10⁴J/（min?m²），水箱吸收太阳能的效率为50%．如果在不考虑散热的情况下，随时调整水箱的位置，使太阳总能垂直射入玻璃盖，请计算晒水4h后水温升高多少？

Answer 1

7×10⁴J/（min?m²）表示每平方米面积上，每分钟太阳辐射的热量为7.56×10⁴J，
1.8m²面积上，4h太阳辐射到水箱处的能量：E=7×10⁴J/（min?m²）×1.8m²×4×60min=3.024×10⁷J，
水吸收的热量：Q_吸=Eη=3.024×10⁷J×50%=1.512×10⁷J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

cm

=

1.512×107J

4.2×103J/(kg?℃)×60kg

=60℃．
答：4小时后箱中的水升高60℃．