Question

太阳能是一种廉价的清洁能源，开发和利用的前景十分广阔。从有关资料获悉，在地面地表晴天时垂直于阳光表面接受到的热辐射功率为p₀=1．2×10³ J/（m²．s）【太阳每秒辐射到1m²面积上的热量为1．2×10³ J】。有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射40%用来升高水温。若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2．1 m²，晴天晒了1h，求:

（1）该热水器在1h接收到的热辐射是多少焦耳？

（2）水箱中质量为50kg的冷水温度最多能升高多少？

（3）若用煤气来提供这些热量，需要完全燃烧多少煤气？（不计热量损失，q_煤气=4．2×10⁷J/kg）

Answer

（1）9．072×106J；（2）17．28℃；（3）86．4g

【解析】

试题分析：（1）太阳能热水器1h接收的太阳辐射能为：Q=1．2×103J/（m2•s）×2．1m2×3600s=9．072×106J；（2）水吸收的热量为：Q吸=Qη=9．072×106J×40%=3．6288×106J；∵Q吸=cm△t，∴水箱中50kg水的温度能升高的温度：△t=Q吸/cm=3．6288×106J/[4．2×10³ J/（kg℃）]=17．28℃；（3）由题知，Q放=Q吸=3．6288×106J，∵Q放=mq，∴需要完全燃烧煤气的质量：m煤气=Q放/q=3．6288×106J/（4．2×107J/kg）=86．4g。

考点：热量的计算