在一个横截面积S=3×10-2m2的圆筒内装有质量m=0.6kg的水,被太阳光垂直照射t=2min后,水温升高1℃,设大气层的太阳能只有η=45%到达地面,不计容器的吸热和散热损失,试估算太阳的全部辐射功率.(保留一位有效数字,设太阳与地球之间的平均距离d=1.5×1011m,水的比热c=4.2×103J/kg•℃)

问题描述:

在一个横截面积S=3×10-2m2的圆筒内装有质量m=0.6kg的水,被太阳光垂直照射t=2min后,水温升高1℃,设大气层的太阳能只有η=45%到达地面,不计容器的吸热和散热损失,试估算太阳的全部辐射功率.(保留一位有效数字,设太阳与地球之间的平均距离d=1.5×1011m,水的比热c=4.2×103J/kg•℃)

横截面积是3×10-2m3的圆筒在2min内吸收的热量为 Q=cm△t=4.2×103×0.6×1J=2.52×103J
在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量为 E=

Q
St
=
2.52×103
3×10−2×120
=700J/(m2•s)
每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量为 E0=
E
45%

太阳辐射的功率为 P=E0•4πr2
代入数据解得,P=4×1026W
得:p=4×1026W
答:太阳的全部辐射功率是4×1026W.
答案解析:先根据Q=cm△t求出水所吸收的热量,这是横截面积是3×10-2m2的圆筒在2min内获得的太阳能,再求出在阳光直射下,地球表面每平方米每秒钟获得的能量;再求出每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量,再乘以4πr2,即求得太阳辐射的功率.
考试点:能量守恒定律.
知识点:本题要搞清功率的意义,建立模型,同时要有耐心,计算要细心.