题目内容

19.安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用.如图所示,一太阳能热水器内装有质量为250kg,温度为20℃的水,阳光照射一段时间后,水温升高到80℃.[C水=4.2×103J/(kg?℃)]
(1)水吸收的太阳能是多少?
(2)这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量?[q干木柴=1.2×107J/kg]
(3)从有关资料获悉,在地面地表晴天时垂直于阳光表面接受到的热辐射为1.2×103 J/(m2•s).若该太阳能热水器可将接收到的热辐射的40%用来升高水温,且该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1m2.那么需多长时间才能达到题干中的要求.

分析 (1)利用水的质量结合水的初温和末温,根据吸热公式计算水吸收的热量;
(2)求出了水吸收的热量,由题知Q吸=Q放,利用Q放=mq计算需要完全燃烧多少干木柴;
(3)再结合晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.2×103J/m2•s和太阳能热水器的效率计算所需时间.

解答 解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm1△t=4.2×103J/(kg•℃)×250kg×(80℃-20℃)=6.3×107J;
(2)这些热量相当于完全燃烧m2千克干木柴:
根据Q吸=Q放=m2q可得:
m2=$\frac{Q}{q}$=$\frac{6.3×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=5.25kg;
(3)由题知Q吸=1.2×103J/(m2•s)×2.1m2×t×40%=6.3×107J,
则加热时间为:t=62500s.
答:(1)水吸收的太阳能是6.3×107J;
(2)这些能量相当于完全燃烧5.25千克干木柴放出的热量;
(3)需62500s才能达到题干中的要求.

点评 吸收热量的计算属于基础知识,但结合晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射和太阳能热水器的效率计算所需时间,有难度.

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