Question

18．太陽(yáng)能熱水器深受廣大用戶的青睞，如圖是雅典牌太陽(yáng)能熱水器．問(wèn)：
（1）與其它形式的能量相比，太陽(yáng)能具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（寫出兩點(diǎn)即可）
（2）該熱水器注滿水時(shí)，水的總質(zhì)量是140kg，如果這些水吸收了2.94×l0⁷J的太陽(yáng)能，它的溫度會(huì)升高多少攝氏度？（C_水=4.2×l0³ J/（kg•℃）
（3）某研究小組為測(cè)量垂直于太陽(yáng)光的面積為1米²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能，用自制太陽(yáng)能熱水器做實(shí)驗(yàn)．經(jīng)多次試驗(yàn)得到自制太陽(yáng)能熱水器吸收太陽(yáng)能的效率為50%．控制太陽(yáng)能熱水器接受太陽(yáng)光垂直照射的面積始終是2米²，太陽(yáng)能熱水器內(nèi)的水的質(zhì)量為100千克，水的初溫為20⁰C，經(jīng)8750s時(shí)間后上升到45℃【C_水=4.2×10³）/（kg•℃）】．請(qǐng)計(jì)算；垂直于太陽(yáng)光的1米²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染、可再生能源，它取之不盡用之不竭，是一種新型的能源，越來(lái)越被廣泛利用；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水吸收的熱量，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水的溫度升高值．
（3）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．根據(jù)吸收效率求出總的太陽(yáng)能，水吸收的熱量除以受光面積與光照時(shí)間，可以求出1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能．

解答 解：（1）與其它形式的能量相比，太陽(yáng)能無(wú)污染，取之不盡；
（2）由Q_吸=c_水m△t可得，水吸熱后溫度升高值：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{{c}_{水}m}$=$\frac{2.94×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×140kg}$=50℃．
（3）水吸收的熱量：
Q′=cm′△t=cm′（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-20℃）=1.05×10⁷J；
Q_光=$\frac{Q}{η}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{50%}$=2.1×10⁷J，
則：$\frac{{Q}_{光}}{St}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2{m}^{2}×8750s}$=1200J/（m²•s），
答：（1）與其它形式的能量相比，太陽(yáng)能具有無(wú)污染、取之不盡的優(yōu)點(diǎn)；
（2）水的溫度會(huì)升高50℃．
（3）垂直于太陽(yáng)光的1m²表面上，每秒鐘接受到的太陽(yáng)能是1200J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、太陽(yáng)能優(yōu)點(diǎn)的了解與掌握、單位時(shí)間單位面積上的太陽(yáng)能，應(yīng)用熱量公式即可正確解題．