Question

19．学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水50kg，水箱玻璃盖的面积为0.42m²．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8×10⁴J/（min•m²）；这类水箱吸收太阳能的效率约为50%；散热损失约为40%．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5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

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．

解答 解：8×10⁴J/（min•m²）表示每平方米面积上，每分钟太阳辐射的热量为8×10⁴J，
所以，0.42m²面积上，5h太阳辐射到水箱处的能量：E=8×10⁴J/（min•m²）×5×60min×0.42m²=1.008×10⁷J，
水吸收的热量为：Q_吸=1.008×10⁷J×50%×40%=2.016×10⁶J，
由Q_吸=cm△t得，
水升高温度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{2.016×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×50kg}$=9.6℃．
答：5小时后箱中的水升高9.6℃．

点评 本题涉及到热量的两次利用率，对学生来讲准确求出水吸收的热量有一定难度．