Question

随着科学技术的进步，太阳能的利用技术日趋成熟，太阳能—内能的转换，是目前最普遍的形式，某中学物理STS小组的同学在太阳能的利用方面作了一些探究。

①为了测定地表植物接收太阳能的本领做了如下实验：用一面积为0.1m²的水盆，盛6L的水，经太阳垂直照射了30min，温度升高了10℃。认定地表植物接收太阳能的能力与水相同。

②同学们还利用太阳能电池板做了一艘环保船，电池板接收太阳能的面积为8m²，它正对太阳能时产生120V的电压，并对船上的电动机提供10A的电流，已知电池板上垂直接收的太阳能为7.5×10⁴J/（min•m²）。求：

(1)这盆水吸收的热量是多少？

(2)若每天有效光照6h，则面积为90m²的草坪一天吸收了多少太阳能？

(3)太阳能环保船得到的电功率为多少？这种太阳能电池把太阳能转化成电能的效率为多少？

Answer

(1)2.52×105J；(2)2.7216×109J；(3)1200W；12%

【解析】

(1)水吸收的热量

Q吸=cmt= cρVt=4.2×103J/(kg⋅℃)×1×103kg/m3×6×10-3m3×10℃=2.52×105J

水吸收的热量为2.52×105J。

(2)每平方米水面上每小时吸收的太阳能

Q===5.04×106J

90m2足球场上的绿草每天6h接收的太阳能(储存的化学能)

Q总=5.04×106J×90×6=2.7216×109J

草坪一天吸收了2.7216×109J的太阳能。

(3)电池板每分钟接收太阳能

Q=7.5×104J/(min⋅m2)×8 m2×1 min =6×105J

吸热总功率

P总= ==10000W

太阳能环保船得到的电功率(有用功率)

P有=UI=120V×10A=1200W

太阳能环保船得到的电功率为1200W。

太阳能电池效率

η=×100%=×100%=×100%=12%

太阳能电池效率为12%。

答：(1)这盆水吸收的热量是2.52×105J；

(2)面积为90m2的草坪一天吸收了2.7216×109J的化学能；

(3)太阳能环保船得到的电功率为1200W，这种太阳能电池把太阳能转化成电能的效率为12%。