Question

学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水60kg，水箱玻璃盖的面积为0.84m²．从手册中查得，地球上与太阳光线垂直的表面接收的太阳辐射能为7.56×10⁴J/（min?m²）；这类水箱吸收太阳能的效率约为50%；散热损失约为20%．假设使用中能够及时调整水箱朝向，使阳光总能垂直射入玻璃盖，计算4小时后箱中的水升高的温度．水的比热容为4.2×10³ J/（kg?℃）．

Answer 1

解：7.56×10⁴J/（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，
所以，0.84m²面积上，4h太阳辐射到水箱处的能量：E=7.56×10⁴J/（min?m²）×240min×0.84m²，
水吸收的热量为：Q_吸=cm△t=60kg×4.2×10³ J/（kg?℃）×△t，
Q_吸=Eη=Eη_lη₂，
所以，60kg×4.2×10³ J/（kg?℃）×△t=7.56×10⁴J/（min?m²）×240min×0.84m²×50%×（1-20%），
所以，△t=24.2℃．
答：4小时后箱中的水升高24.2℃．
分析：太阳向地球辐射热量，辐射的热量没有全部被水吸收，吸收了50%，又损失了20%，也就是水吸收了太阳辐射热的50%的80%，列出等式求出水的温度变化量．
点评：本题涉及到热量的两次利用率，对学生来讲是个难度．