Question

3．太陽能熱水器深受廣大用戶的青睞，太陽能熱水器是通過吸熱板，完成把太陽輻射的能量轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的裝置．某學(xué)校興趣小組對投射到地面上的太陽輻射功率進(jìn)行了一次估測（太陽的輻射功率是指單位時間內(nèi)投射到地面上的太陽輻射能量）．他們測得小明家太陽能熱水器的吸熱板面積是2.5m²，水箱里水的質(zhì)量是200kg，并測得太陽光正對吸熱板照射875s，水箱里的水溫升高了1℃．若太陽輻射能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是60%，請你計(jì)算：
（1）與其它形式的能量相比，太陽能具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（寫出兩點(diǎn)即可）
（2）在此時間內(nèi)，水箱里的水吸收的熱量．[c_水=4.2×l0³J/（kg•℃）]
（3）投射到每平方米吸熱板上的太陽輻射功率．

Answer 1

分析 （1）太陽能是一種清潔、無污染、可再生能源，它取之不盡用之不竭，是一種新型的能源，越來越被廣泛利用；
（2）知道水箱內(nèi)水的質(zhì)量、水的密度、水溫度的變化，利用吸熱公式求水箱內(nèi)水吸收的熱量；
（3）知道太陽輻射能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率和水箱內(nèi)水吸收的熱量，利用效率公式可以求吸收的太陽能；又知道太陽光照射時間，可求吸熱板上太陽的輻射功率，進(jìn)一步求每平方米吸熱板上的太陽輻射功率得出答案．

解答 解：（1）與其它形式的能量相比，太陽能無污染，取之不盡；
（2）Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×1℃=8.4×10⁵J
（3）吸收太陽能：W=$\frac{Q}{η}$，則吸熱板上太陽的輻射功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Q}{ηt}$；
每平方米吸熱板上的太陽輻射功率：P′=$\frac{P}{S}$=$\frac{Q}{Sηt}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{2.5×60%×875s}$=640W．
答：（1）太陽能無污染，取之不盡；
（2）在此時間內(nèi)，水箱里的水吸收的熱量是8.4×10⁵J；
（3）投射到每平方米吸熱上的太陽輻射功率為640W．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對熱量公式的掌握和運(yùn)用、能夠利用效率的計(jì)算、功率的計(jì)算，涉及到的物理量多、公式多，屬于難題．