题目内容
为了测量太阳的辐射功率，某人采取如下简单实验，取一个横截面积是3×10－2 m2的不高的圆筒，筒内装水0.6 kg，用来测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射2 min后，水的温度升高了1℃．求：
(1)在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量．
(2)假设射到大气顶层的太阳能只有43％到达地面，另外57％被大气吸收和反射，而未到达地面．你能由此估算出太阳辐射的功率吗？
答案：
解析：
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分析题目的主线只有一条——能量．通过水温的升高可求出水的内能的增加，然后换算出地球上每单位面积上获得的能量．在算太阳辐射的功率时，要注意太阳是向四面八方均匀辐射． (1)中圆筒内的水经过2 min照射后，增加的内能为：ΔU＝Q＝cmΔt，其中c＝4.2×103 J/(kg·℃)，所以 ΔU＝4.2×103×0.6×1 J＝2.5×103 J 每分钟获得的能量为 圆筒面积S＝3×10－2 m2＝3×102 cm2 地球每分钟每平方厘米获得的能量 (2)以太阳为球心，以日地距离r为半径作一个球面，根据上述观测，在此球面的每平方厘米面积上每秒接收到的太阳能(即射到大气顶层的太阳能)为： 太阳是向四面八方均匀辐射的，上述球面每秒接收到的太阳能即为太阳的辐射功率P． 上述球面的面积为4πr2，其中r＝1.5×1011 m，所以辐射功率 P≈4πr2×0.163 J/(s·cm2)≈4π(1.5×1011×102)2×0.163 J/s≈4.6×1026 J/s． |
＝1.25×103 J/min
＝4.2 J
＝0.163 J/(s·cm2)
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