Question

3．如图所示，为简易的密封冬暖蔬菜大棚，一年四季可供应优质新鲜蔬菜．大棚东西走向，长度为100m，容积为2×10³m³，大棚顶部长方形塑料薄膜的宽度为10m，空气的密度为1.2kg/m³，空气的比热容为1.0×10³J（kg•℃）．天气晴朗时，从早上8点到中午12点，塑料薄膜每平米每小时透过的光能量平均为3×10⁴J，棚内温度由15℃升高到35℃．棚内空气的质量为2.4×10³kg，空气吸收的热量为4.8×10⁷J，塑料大棚的热效率是40%．

Answer 1

分析 ①已知大棚的容积和空气的密度，可以得到空气的质量；
②已知棚内空气的质量、比热容和初温度、末温度，利用公式Q=cm△t得到空气吸收的热量；
③已知大棚的长和宽，可以得到接受太阳光的面积；已知塑料薄膜每平米每小时透过的光能量和采光面积、采光时间，可以得到获得太阳能的总能量；已知空气吸收的热量和大棚获得的总能量，两者之比就是塑料大棚的热效率．

解答 解：
①因为ρ=$\frac{m}{V}$，所以大棚内空气的质量为m=ρV=1.2kg/m³×2×10³m³=2.4×10³kg；
②空气吸收的热量为Q_吸=cm△t=1.0×10³J/（kg•℃）×2.4×10³kg×（35℃-15℃）=4.8×10⁷J；
③大棚的采光面积为S=ab=100m×10m=1000m²，
大棚每天获得的总能量Q_总=1000m²×4h×3×10⁴J/（m²•h）=1.2×10⁸J，
塑料大棚的热效率为η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{总}}$×100%=$\frac{4.8×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
故答案为：2.4×10³；4.8×10⁷；40%．

点评 此题是一道联系实际生活的力、热综合题，考查了密度变形公式、热量计算公式、热效率计算公式的应用，体现了物理与社会生活的密切联系．