Question

【題目】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，太陽(yáng)能的利用技術(shù)日趨成熟，太陽(yáng)能—內(nèi)能的轉(zhuǎn)換，是目前最普遍的形式，某中學(xué)物理STS小組的同學(xué)在太陽(yáng)能的利用方面作了一些探究。

①為了測(cè)定地表植物接收太陽(yáng)能的本領(lǐng)做了如下實(shí)驗(yàn)：用一面積為0.1m2的水盆，盛6L的水，經(jīng)太陽(yáng)垂直照射了30min，溫度升高了10℃。認(rèn)定地表植物接收太陽(yáng)能的能力與水相同。

②同學(xué)們還利用太陽(yáng)能電池板做了一艘環(huán)保船，電池板接收太陽(yáng)能的面積為8m2，它正對(duì)太陽(yáng)能時(shí)產(chǎn)生120V的電壓，并對(duì)船上的電動(dòng)機(jī)提供10A的電流，已知電池板上垂直接收的太陽(yáng)能為7.5×104J/（minm2）。求：

(1)這盆水吸收的熱量是多少？

(2)若每天有效光照6h，則面積為90m2的草坪一天吸收了多少太陽(yáng)能？

(3)太陽(yáng)能環(huán)保船得到的電功率為多少？這種太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的效率為多少？

Answer 1

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

【解析】

(1)水吸收的熱量

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

水吸收的熱量為2.52×105J。

(2)每平方米水面上每小時(shí)吸收的太陽(yáng)能

Q===5.04×106J

90m2足球場(chǎng)上的綠草每天6h接收的太陽(yáng)能(儲(chǔ)存的化學(xué)能)

Q總=5.04×106J×90×6=2.7216×109J

草坪一天吸收了2.7216×109J的太陽(yáng)能。

(3)電池板每分鐘接收太陽(yáng)能

Q=7.5×104J/(minm2)×8 m2×1 min =6×105J

吸熱總功率

P總= ==10000W

太陽(yáng)能環(huán)保船得到的電功率(有用功率)

P有=UI=120V×10A=1200W

太陽(yáng)能環(huán)保船得到的電功率為1200W。

太陽(yáng)能電池效率

η=×100%=×100%=×100%=12%

太陽(yáng)能電池效率為12%。

答：(1)這盆水吸收的熱量是2.52×105J；

(2)面積為90m2的草坪一天吸收了2.7216×109J的化學(xué)能；

(3)太陽(yáng)能環(huán)保船得到的電功率為1200W，這種太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的效率為12%。