Question

18．如圖所示是利用太陽能加熱水的簡易裝置．水箱的四壁和底部均用絕熱材料制成，箱頂裝有吸熱板，其面積為1m²，水箱內(nèi)裝有質(zhì)量為50kg的水．地球表面接受的太陽輻射熱為1.0×10³J/（s．m²）（吸熱板每秒鐘每平方米面積上接收的熱量為1.0×10³J），若水箱里的水能吸收太陽輻射熱的30%，那么經(jīng)過4h后：
（1）太陽能是通過熱傳遞方式傳遞給水箱內(nèi)的水的．
（2）水箱內(nèi)的水溫升高多少℃？（小數(shù)點(diǎn)后面保留一位小數(shù)）
（3）至少可以節(jié)約天然氣的體積是多少？（小數(shù)點(diǎn)后面保留兩位小數(shù)）[水的比熱容4.2×10³J/（kg．℃） 天然氣熱值q=8.4×10⁷J/m³]．

Answer 1

分析 （1）改變物體內(nèi)能的方法有兩個(gè)：做功和熱傳遞．
（2）先求出4h簡易太陽曬水箱吸收的太陽輻射熱，又知道水箱里的水能吸收太陽輻射熱的30%，知道水的質(zhì)量和比熱容，利用Q_吸=cm△t求水的溫度升高值；
（3）

解答 解：（1）太陽能是通過熱傳遞的方式傳遞給水箱內(nèi)的水的；
（2）已知地球表面接受的太陽輻射熱為1.0×10³J/（s．m²），
1m²吸熱板4h接受的熱量為：
Q=1.0×10³J/（s．m²）×1m²×4×3600s=1.44×10⁷J；
由題意可知，水箱里的水吸收太陽的輻射熱為：
Q_吸=Qη=1.44×10⁷J×30%=4.32×10⁶J；
因?yàn)镼_吸=cm△t，
所以水箱中水升高的溫度為：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{4.32×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×50kg}$=20.6℃；
（3）節(jié)約天然氣的體積為：V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{{Q}_{吸}}{q}$=$\frac{4.32×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=0.05m³．
答：（1）熱傳遞；（2）水箱中水升高的溫度為20.6℃；（3）節(jié)約天然氣的體積為0.05m³．

點(diǎn)評 吸收熱量的計(jì)算屬于基礎(chǔ)知識，但結(jié)合晴天時(shí)垂直于陽光的表面接收到的熱輻射和太陽能熱水器的效率計(jì)算所需時(shí)間，增加了理解的難度，要細(xì)心解答．