Question

17．某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验．经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米²，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经8750s时间后上升到45℃【c_水=4.2×10³）/（kg•℃）】．请计算：
（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？
（2）太阳能热水器在这段时间内吸收太阳的能量是多少？
（3）垂直于太阳光的1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）已知水的质量与初末温度，由热量公式Q_吸=cm△t可以求出水所吸收的热量．
（2）根据水吸收的热量和吸收效率求出吸收太阳的能量．
（3）已知总面积、吸热时间和吸收的太阳能，直接计算出1m²表面上，每秒钟接受到的太阳能．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（45℃-20℃）=1.05×10⁷J；
（2）太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）：
Q_光=${\frac{{Q}_{吸}}{50%}}_{\;}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{50%}$=2.1×10⁷J；
（3）垂直于太阳光的1m²表面上，每秒钟接受到的太阳能：$\frac{{Q}_{光}}{St}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{2{m}^{2}×8750s}$=1200J；
答：（1）太阳能热水器内的水吸收热量是1.05×10⁷J；
（2）太阳能热水器在这段时间内吸收太阳的能量是2.1×10⁷J；
（3）垂直于太阳光的1m²表面上，每秒钟接受到的太阳能是1200J．

点评 本题考查了求水吸收的热量、单位时间单位面积上的太阳能，应用热量公式即可正确解题．