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？

Answer 1

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_吸=cm△t求水的温度变化量．

解答：解：∵ρ=

m

V

∴水的质量m=ρ_水V=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_吸=Eη=1.524×10⁷J×50%=7.62×10⁶J，
∵Q_吸=cm△t，
∴△t=

Q吸

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_吸=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．