Question

2008年8月8日，奧運(yùn)會將在我國舉行，奧運(yùn)場館設(shè)計(jì)處處滲透著“綠色 科技 人文”的理念．安裝在屋頂?shù)奶�陽能集熱管生活熱水系統(tǒng)，每年可以節(jié)約電力500萬千瓦時(shí)．在奧運(yùn)場館的玻璃幕墻、太陽能草坪燈、路燈設(shè)計(jì)中，大量安裝了新型太陽能光電池板，即使只有微弱的月光，新型太陽能電池板也可以照常發(fā)電．如果太陽光垂直照射到地面，在每平方米的面積上，平均每分鐘能得到8.4×10⁴J的熱量，我們能利用太陽光熱的效率是10%，那么在面積為50m²的屋頂上可以利用的太陽能的功率為多少千瓦？如果每天獲取太陽能按3小時(shí)算，一年（365天）此屋頂?shù)玫降目衫�用熱相�?dāng)于節(jié)約了多少千克優(yōu)質(zhì)原煤完全燃燒的熱量？（已知1kg優(yōu)質(zhì)原煤完全燃燒放出的熱量為2.7×10⁷J）

Answer 1

分析：根據(jù)在每平方米的面積上平均每分鐘能得到8.4×10⁴J的熱量焦耳利用太陽光熱效率，可以求面積為50m²的屋頂上平均每分鐘得到的可以利用的太陽能，利用功率公式求利用的太陽能的功率；利用W=Pt求此屋頂一年得到的可利用熱量，再利用燃料完全燃燒放熱公式求可以節(jié)約優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量．

解答：解：面積為50m²的屋頂上平均每分鐘得到的可以利用的太陽能：
Q=50m²×8.4×10⁴J×10%=4.2×10⁵J，
可以利用的太陽能的功率：
P=

Q

t

=

4.2×105J

60s

=7000W=7kW；
此屋頂一年得到的可利用熱量：
Q_總=Pt=7000W×365×3×3600s≈2.8×10¹⁰J，
由Q_總=mq得，
相當(dāng)于節(jié)約的優(yōu)質(zhì)原煤的質(zhì)量：
m=

Q總

q

=

2.8×1010J

2.7×107J/kg

≈1.04×10³kg．
答：在面積為50m²的屋頂上可以利用的太陽能的功率為7kW，如果每天獲取太陽能按3小時(shí)算，一年（365天）此屋頂?shù)玫降目衫�用熱相�?dāng)于節(jié)約了1.04×10³kg優(yōu)質(zhì)原煤完全燃燒的熱量．

點(diǎn)評：本題是一道有關(guān)熱量、效率、功率的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生明白太陽能的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)積極開發(fā)太陽能的意識．