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如图所示为一种太阳能照明灯,太阳能电池板供1只“220V 40W”的电子节能灯工作.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/13 11:08:27
如图所示为一种太阳能照明灯,太阳能电池板供1只“220V 40W”的电子节能灯工作.
若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2,地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2×104J/(min•m2),太阳光照一天,恰好可供电子节能灯工作10h.假设太阳光一直垂直照射太阳能电泄板,且不考虑天气影响,每天以8h计算.求:

(1)节能灯在正常发光时的电阻多大?
(2)太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少?
(3)通过估算判断,能否用这块电池板面积大小的集热板,用太阳能直接对50L容积的水箱加热.(冬季除外)用以晚上洗澡?[水的比热容为4.2×l03J/(kg•℃)].
(1)节能灯在正常发光时的电阻:
R=
U2
P=
(220V)2
40W=1210Ω;
(2)每天(8h)太阳能电池板吸收的太阳能:
W=7.2×104J/(min•m2)×0.3m2×8×60min=1.0368×107J,
∵电子节能灯正常工作,
∴P=P=40W,
电子节能灯正常工作10h消耗的电能:
W有用=Pt=40W×10×3600s=1.44×106J,
太阳能照明灯利用太阳能的效率:
η=
W有用
W总=
1.44×106J
1.0368×107J≈13.9%.
(3)水箱内水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg,
假设太阳能电池板吸收的热量全部转化为水的内能,即Q=W
所以可以使25℃的水升高到:
t2=
Q吸
cm+t1=
1.0368×107J
4.2×103J/(kg•℃)×50kg+25℃≈74℃.
超过人洗澡适宜的温度60℃,故可以用以晚上洗澡.
答:(1)节能灯在正常发光时的电阻为1210Ω;
(2)太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是13.9%;
(3)能用这块集热板直接对50L容积的水箱加热用以晚上洗澡.