Question

2008年8月8日，奧運會將在我國舉行，奧運場館設計處處滲透著“綠色 科技 人文”的理念．安裝在屋頂的太陽能集熱管生活熱水系統，每年可以節約電力500萬千瓦時．在奧運場館的玻璃幕墻、太陽能草坪燈、路燈設計中，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小時算，一年（365天）此屋頂得到的可利用熱相當于節約了多少千克優質原煤完全燃燒的熱量？（已知1kg優質原煤完全燃燒放出的熱量為2.7×10⁷J）

Answer 1

分析：根據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約優質煤的質量．

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，
相當于節約的優質原煤的質量：
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小時算，一年（365天）此屋頂得到的可利用熱相當于節約了1.04×10³kg優質原煤完全燃燒的熱量．

點評：本題是一道有關熱量、效率、功率的綜合應用題，與實際生活相聯系，使學生明白太陽能的優點，增強積極開發太陽能的意識．