Question

12．某研究小組為測量垂直于太陽光的面積為1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能，用自制太陽能熱水器做實驗．經(jīng)多次試驗得到自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%．控制太陽能熱水器接受太陽光垂直照射的面積始終是2m²，熱水器內(nèi)水的質(zhì)量為100kg，水的初溫為20℃，經(jīng)2h25min 50s時間后上升到45℃．請計算：
（1）在上述時間段內(nèi)太陽能熱水器內(nèi)的水吸收熱量是多少焦耳？
（2）垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）已知水的質(zhì)量與初末溫度，由熱量公式可以求出水所吸收的熱量．
（2）根據(jù)吸收效率求出總的太陽能，水吸收的熱量處于受光面積與光照時間，可以求出1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能．

解答 解：（1）太陽能熱水器內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-20℃）=1.05×10⁷J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%可得，太陽能熱水器接收到的太陽能：
Q=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{50%}$=2.1×10⁷J，
則垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能：
$\frac{Q}{St}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2{m}^{2}×（2×3600s+25×60s+50s）}$=1200J/（m²•s），
垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是1200J．
答：（1）太陽能熱水器內(nèi)的水吸收熱量是1.05×10⁷J．
（2）垂直于太陽光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽能是1200J．

點評 本題考查了求水吸收的熱量、單位時間單位面積上的太陽能，應(yīng)用熱量公式即可正確解題．