(供选修3-3模块)下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料.太阳能是人类最基本
来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/12 10:39:21
(供选修3-3模块)
下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料.太阳能是人类最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照射地面时,地面上每平方米在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经普遍出现在我们的生活中.该同学在网上下载到了某型号太阳能热水器的有关资料:
(1)使用这种热水器1小时能将多少太阳能转化为水的内能?
(2)该同学家每天大约需要100kg热水,用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多少小时?(水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))(保留两位有效数字)
(3)若已知太阳与地球表面的平均距离为r=1.5×1011m,试估算太阳的全部辐射功率.(保留两位有效数字)
下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料.太阳能是人类最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照射地面时,地面上每平方米在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经普遍出现在我们的生活中.该同学在网上下载到了某型号太阳能热水器的有关资料:
容积(V) | 100L |
集热管的采光面积(S) | 1.5m2 |
效率(η) | 40% |
使用年限(y) | 15年 |
(2)该同学家每天大约需要100kg热水,用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多少小时?(水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))(保留两位有效数字)
(3)若已知太阳与地球表面的平均距离为r=1.5×1011m,试估算太阳的全部辐射功率.(保留两位有效数字)
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(1)地面上每平方米在1s内平均得到的太阳辐射能P0=1.0×103J/(s•m2)
这种热水器1小时吸收的太阳能为E0=P0ST0,
设转化为水的内能为Q0:Q0=ηE0=P0ST0η=1.0×103×1.5×3600×40%J=2.16×106J
(2)设T为光照时间,100kg水从25℃加热到45℃需要吸收热量Q=cm(t2-t1)
代入数据得:Q=4.2×103×100×20J=8.4×106J
所以T=
Q
Q0=3.9h
(3)太阳的全部辐射功率:P总=4πr 2P0
带入数据得P总=2.8×1026W
答:(1)使用这种热水器1小时能将2.16×106J太阳能转化为水的内能;
(2)用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要3.9小时;
(3)太阳的全部辐射功率为2.8×1026W.
这种热水器1小时吸收的太阳能为E0=P0ST0,
设转化为水的内能为Q0:Q0=ηE0=P0ST0η=1.0×103×1.5×3600×40%J=2.16×106J
(2)设T为光照时间,100kg水从25℃加热到45℃需要吸收热量Q=cm(t2-t1)
代入数据得:Q=4.2×103×100×20J=8.4×106J
所以T=
Q
Q0=3.9h
(3)太阳的全部辐射功率:P总=4πr 2P0
带入数据得P总=2.8×1026W
答:(1)使用这种热水器1小时能将2.16×106J太阳能转化为水的内能;
(2)用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要3.9小时;
(3)太阳的全部辐射功率为2.8×1026W.
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