Một máy nước nóng hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời có hiệu suất chuyển đổi bằng 25 % ; cường độ bức xạ Mặt Trời lên bộ thu nhiệt là
21/27
Một máy nước nóng hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời có hiệu suất chuyển đổi bằng \(25{\rm{\% }}\); cường độ bức xạ Mặt Trời lên bộ thu nhiệt là \(1000{\rm{\;W/}}{{\rm{m}}^2}\); diện tích bộ thu nhiệt là \(4,2{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\). Cho nhiệt dung riêng của nước là \(4200{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\).K.
a) Trong 2 giờ phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng là \({5,76.10^6}{\rm{\;J}}\).
b) Nếu hệ thống đó làm nóng 30 kg nước thì trong thời gian 1 giờ nhiệt độ nước tăng thêm \({30^ \circ }{\rm{C}}\).
c) Công suất bức xạ chiếu lên bộ thu nhiệt là 4200 W.
d) Trong 2 giờ năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt là 28,8 MJ.
Phương pháp:
- Cường độ của bức xạ mặt trời: \(I = \frac{P}{S}\)
- Năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt: \(A = P.t\)
- Phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng: \(Q = H.A\)
- Nhiệt lượng cung cấp để làm thay đổi nhiệt độ của nước: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\).
Cách giải:
Công suất bức xạ chiếu lên bộ thu nhiệt là:
\(P = I.S = 1000.4,2 = 4200\left( {\rm{W}} \right)\)
\( \to \)c đúng.
Năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt là:
\(A = P.t = 4200.2.60.60 = {30,24.10^6}\left( J \right) = 30,24\left( {MJ} \right)\)
\( \to \) d sai.
Phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng là:
\(Q = H.A = {0,25.30,24.10^6} = {7,56.10^6}\left( J \right)\)
\( \to \) a sai.
Nhiệt lượng làm nóng nước:
\({Q_d} = mc{\rm{\Delta }}t \Rightarrow \frac{{{{7,56.10}^6}}}{2} = 30.4200.{\rm{\Delta }}t\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}t = {30^ \circ }C\)
\( \to \) b đúng.